La mission PREFIRE de la NASA, composée de deux CubeSats lancés depuis la Nouvelle-Zélande, vise à résoudre les incertitudes concernant le rayonnement infrarouge lointain des pôles terrestres et son impact sur le climat mondial. En étudiant comment les nuages et la vapeur d'eau affectent le rayonnement thermique dans l'espace, PREFIRE cherche à affiner les modèles climatiques et à améliorer les prévisions de la dynamique climatique et des effets du réchauffement climatique.
Deux petits satellites de la NASA, chacun de la taille d'une boîte à chaussures, ont pour mission de résoudre un casse-tête atmosphérique de longue date : comment les nuages et la vapeur d'eau aux pôles terrestres affectent le climat de la planète.
Le premier satellite de la mission PREFIRE (Polar Radiant Energy Experiment in the Far Infrared) de la NASA a été lancé depuis la Nouvelle-Zélande le 25 mai et a commencé à transmettre des données scientifiques en juillet. Le deuxième satellite a été lancé le 5 juin et la collecte de données a commencé en août.
L'objectif de PREFIRE est de mesurer la quantité de chaleur que la Terre émet dans l'espace depuis ses régions les plus froides et les plus reculées : l'Arctique et l'Antarctique. En fournissant des données détaillées sur les émissions de chaleur polaire, la mission vise à améliorer les modèles climatiques utilisés pour prédire les effets du réchauffement climatique sur les glaces, les océans et les systèmes météorologiques de la Terre.
La Terre absorbe une grande partie de l'énergie solaire sous les tropiques, et les courants météorologiques et océaniques transportent cette chaleur vers les pôles (qui reçoivent beaucoup moins de lumière solaire). La glace, la neige et les nuages de l’environnement polaire dissipent une partie de la chaleur dans l’espace, la majeure partie sous forme de rayonnement infrarouge lointain. La différence entre la chaleur absorbée par la Terre sous les tropiques et la chaleur rayonnée par l'Arctique et l'Antarctique est un facteur clé de la température de la Terre, contribuant à alimenter le système dynamique du climat et de la météo.
Cependant, aucune mesure systématique du rayonnement infrarouge lointain polaire n’a jamais été réalisée. C'est là qu'intervient PREFIRE. La mission aidera les chercheurs à mieux comprendre quand et où les régions polaires de la Terre émettent un rayonnement infrarouge lointain dans l'espace, et comment la vapeur d'eau et les nuages dans l'atmosphère affectent la quantité de rayonnement.
Les nuages et la vapeur d'eau piègent le rayonnement infrarouge lointain de la Terre, augmentant ainsi les températures mondiales – une partie de l'effet de serre.
"Il est essentiel de bien comprendre l'influence des nuages si nous voulons modéliser avec précision le climat de la Terre", a déclaré Tristan L'Ecuyer, professeur à l'Université du Wisconsin-Madison et chercheur principal de PREFIRE.
Les nuages et la vapeur d'eau aux pôles de la Terre sont comme des fenêtres d'été : le temps clair et relativement sec de l'Arctique est comme ouvrir une fenêtre et laisser s'échapper la chaleur d'une pièce étouffante. Un temps nuageux et relativement humide agit comme une fenêtre fermée, emprisonnant la chaleur à l’intérieur.
Le type de nuage et la hauteur à laquelle il se forme affectent la quantité de chaleur emprisonnée dans l’atmosphère polaire. Les nuages de basse altitude, composés principalement de gouttelettes d’eau, agissent comme une vitre teintée et ont un effet rafraîchissant. Les nuages de haute altitude sont principalement composés de particules de glace, qui sont plus susceptibles d'absorber la chaleur et de produire un effet de réchauffement. Étant donné que les nuages à moyenne altitude contiennent des quantités variables de gouttelettes d’eau et de particules de glace, ils peuvent avoir un effet de réchauffement ou de refroidissement.
Mais les nuages sont notoirement difficiles à étudier : ils sont constitués de particules microscopiques qui peuvent se déplacer et changer en quelques secondes, voire quelques heures. Lorsqu’il pleut ou qu’il neige, il se produit une énorme recombinaison d’eau et d’énergie qui modifie complètement les propriétés du nuage. Ces facteurs changeants compliquent la capture réaliste du comportement des nuages dans les modèles climatiques qui tentent de prédire les scénarios climatiques mondiaux.
Les incohérences dans la façon dont les différents modèles climatiques représentent la couverture nuageuse peuvent faire la différence entre les prévisions de 5 ou 10 degrés Fahrenheit (3 ou 6 degrés Celsius) de réchauffement. La mission PREFIRE vise à réduire cette incertitude.
Les spectromètres infrarouges thermiques installés sur chaque vaisseau spatial effectueront des mesures importantes des longueurs d'onde de la lumière dans la gamme infrarouge lointain. Ces instruments seront capables de détecter des nuages largement indétectables par d’autres types d’instruments optiques. L'instrument de PREFIRE sera suffisamment sensible pour détecter la taille approximative des particules, leur permettant ainsi de différencier les gouttelettes des particules de glace.
"PREFIRE nous donnera une nouvelle paire d'yeux pour observer les nuages", a déclaré Brian Kahn, scientifique atmosphérique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA et membre de l'équipe scientifique PREFIRE. "Nous ne savons pas encore exactement ce que nous verrons, et c'est vraiment excitant." "
La mission PREFIRE est une collaboration entre la NASA et l'Université du Wisconsin-Madison. Le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, une division du California Institute of Technology à Pasadena, en Californie, gère la mission pour le compte de la Direction des missions scientifiques de la NASA et fournit le spectromètre. Blue Canyon Technologies a conçu et construit les CubeSats, et l'Université du Wisconsin-Madison a traité et analysé les données collectées.
Le vaisseau spatial a été lancé par Rocket Lab dans le cadre d'un contrat d'acquisition dédiée et de covoiturage à risque (VADR) administré par le programme Launch Services de la NASA. Les CubeSats comme PREFIRE sont des outils précieux pour faire progresser la science et la technologie et constituent des plates-formes rentables pour l'innovation dans l'architecture de mission et la recherche scientifique.
Compilé à partir de / scitechdaily