Einige NASA-Satelliten werden bald keine Daten mehr zur Erde senden

Irgendwann in den nächsten Jahren – niemand weiß genau wann – werden drei NASA-Satelliten, jeder so schwer wie ein Elefant, aus dem Maßstab geraten.

Sie driften bereits ab und verlieren nach und nach an Höhe. Sie haben den Planeten seit mehr als zwei Jahrzehnten im Blick, viel länger als erwartet, und helfen uns dabei, das Wetter vorherzusagen, Waldbrände zu bekämpfen, Ölverschmutzungen zu überwachen und vieles mehr. Doch das Alter holt sie ein, und schon bald werden sie ihren letzten Aufschlag leisten und beginnen, langsam und endgültig zu Boden zu fallen.

Es ist ein Moment, den Wissenschaftler fürchten.

Wenn die drei Orbiter – Terra, Aqua und Aura – abgeschaltet werden, gehen viele der von ihnen gesammelten Daten verloren, und neuere Satelliten können die gesamte Verlangsamung nicht ausgleichen. Forscher müssen sich entweder auf alternative Quellen verlassen, die möglicherweise nicht ihren spezifischen Anforderungen entsprechen, oder nach alternativen Lösungen suchen, um die Fortführung ihrer Aufzeichnungen zu ermöglichen.

Bei einigen der Daten, die diese Satelliten sammeln, wird die Situation noch schlimmer: Kein anderes Instrument wird sie weiterhin sammeln. In ein paar Jahren werden die schönen Aspekte, die es über unsere Welt offenbart, noch geheimnisvoller werden.

„Der Verlust dieser unersetzlichen Daten ist einfach tragisch“, sagte Susan Solomon, Atmosphärenchemikerin am MIT. „In einer Zeit, in der der Planet dringend darauf bedacht sein muss, zu verstehen, wie wir davon betroffen sind und wie wir ihn beeinflussen, scheinen wir am Steuer katastrophal zu schlafen.“

Der Hauptbereich, den wir übersehen, ist die Stratosphäre, die wichtigste Heimat der Ozonschicht.

Durch die dünne, kalte Luft der Stratosphäre werden ständig Ozonmoleküle erzeugt und zerstört, ausgestoßen und weggeschwemmt, wenn sie mit anderen Gasen interagieren. Einige dieser Gase sind natürlichen Ursprungs; Andere sind wegen uns da.

„Ein Instrument auf Aura, eine Mikrowellensonde, gibt uns den besten Einblick in dieses intensive chemische Drama“, sagte Ross J. Salwich, Atmosphärenforscher an der University of Maryland. Sobald die Korona verschwindet, wird unsere Sicht erheblich getrübt, sagte er.

Kürzlich hätten Daten von Mikrowellensonden an Gliedmaßen ihre Bedeutung auf unerwartete Weise bewiesen, sagte Dr. Salwich. Es zeigte das Ausmaß der Ozonschädigung durch verheerende Buschbrände in Australien Ende 2019 und Anfang 2020 sowie durch einen unterseeischen Vulkanausbruch in der Nähe von Tonga im Jahr 2022. Es zeigte, wie viel ozonschädigende Verschmutzung in die Stratosphäre über dem Osten aufsteigt. Asien von Sommermonsun in der Region.

Wenn die Internetverbindung nicht so schnell unterbrochen wird, könnte das Audiogerät auch dabei helfen, ein großes Rätsel zu lösen, sagte Dr. Salwich. „Die Dicke der Ozonschicht über besiedelten Gebieten auf der Nordhalbkugel ist im letzten Jahrzehnt nahezu unverändert geblieben“, sagte er. „Er sollte sich erholen. Und das ist er nicht.“

Jack Kay, stellvertretender Administrator für Forschung in der Geowissenschaftsabteilung der NASA, räumte ein, dass die Forscher Bedenken hinsichtlich des Endes der Sonde hätten. Aber auch andere Quellen, darunter Instrumente auf neueren Satelliten, auf der Internationalen Raumstation und hier auf der Erde, würden immer noch „einen sehr guten Einblick in die Vorgänge in der Atmosphäre bieten“, sagte er.

Finanzielle Realitäten zwingen die NASA, „schwierige Entscheidungen“ zu treffen, sagte Dr. Kay. „Wäre es großartig, wenn alles für immer bleiben würde? Ja“, sagte er und fügte hinzu, dass ein Teil der NASA-Mission auch darin besteht, Wissenschaftlern neue Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, die ihnen helfen, unsere Welt auf neue Weise zu betrachten. aber wie „Weißt du, wenn nicht alles beim Alten ist, musst du dein Bestes geben.“

Für Wissenschaftler, die unseren sich verändernden Planeten untersuchen, kann der Unterschied zwischen denselben und nahezu denselben Daten erheblich sein. Sie denken vielleicht, sie verstehen, wie sich etwas entwickelt. Aber nur durch eine kontinuierliche, unveränderliche Überwachung über einen langen Zeitraum hinweg können sie sicher sein, was geschieht.

Selbst eine kurze Unterbrechung der Protokolle kann zu Problemen führen. Angenommen, das Schelfeis bricht in Grönland zusammen. William B. sagte: Gale, ehemaliger Präsident der American Meteorological Society, sagte, wenn man den Anstieg des Meeresspiegels nicht vorher, während und nachher misst, könne man nie sicher sein, dass eine plötzliche Veränderung durch einen Zusammenbruch verursacht wurde. „Sie können es sich vorstellen, aber Sie haben keine quantitativen Aufzeichnungen“, sagte er.

Letztes Jahr befragte die NASA Wissenschaftler dazu, wie sich das Ende von Terra, Aqua und Aura auf ihre Arbeit auswirken würde. Mehr als 180 von ihnen folgten dem Anruf.

In ihren Briefen, die die New York Times auf Anfrage des Freedom of Information Act erhielt, äußerten die Forscher Bedenken hinsichtlich einer Vielzahl von Daten der Satelliten. Informationen zu Partikeln, die im Rauch von Waldbränden, Wüstenstaub und Vulkanwolken gefunden wurden. Messungen der Wolkendicke. Feinmaßstäbliche Karten der Wälder, Graslandschaften, Feuchtgebiete und Nutzpflanzen der Welt.

Auch wenn es alternative Quellen für diese Informationen gäbe, könnten diese weniger häufig, weniger genau oder auf bestimmte Tageszeiten beschränkt sein – alles Faktoren, die darüber entscheiden, wie nützlich die Daten sind, schreiben die Wissenschaftler.

Liz Muir untersucht die Erdatmosphäre aus nächster Nähe: indem sie Instrumente durch die Atmosphäre fliegt, in Flugzeugen in viel größeren Höhen, als die meisten Flugzeuge erreichen können. „Ich bin in dieses Fachgebiet eingestiegen, weil es spannend und schwer zugänglich ist“, sagte Dr. Muir, der an der University of Chicago lehrt. „Es ist schwierig, dort funktionierende Instrumente zu bauen, es ist schwierig, Messungen durchzuführen und es ist schwierig, Flugzeuge dorthin zu bringen.“

Sie sagte, es werde schwieriger, sobald die Corona-Krise verschwindet.

Dr. Muir sagte, dass Flugzeuge die Atmosphärenchemie direkt messen könnten, aber um das Gesamtbild zu verstehen, müssten Wissenschaftler immer noch Flugzeugmessungen mit Satellitenmessungen kombinieren. „Ohne Satelliten sind wir da draußen und machen Schnappschüsse ohne Kontext“, sagte sie.

Ein Großteil von Dr. Muirs Forschung konzentriert sich auf dünne Eiswolken, die sich neun bis zwölf Meilen über der Erdoberfläche in einer der mysteriösesten Schichten der Atmosphäre bilden. Diese Wolken tragen dazu bei, die Temperatur auf dem Planeten zu erhöhen, und Wissenschaftler versuchen immer noch herauszufinden, wie sich der vom Menschen verursachte Klimawandel auf sie auswirken wird.

„Es sieht so aus, als würden wir die Überwachung dieses Teils der Atmosphäre genau zu dem Zeitpunkt einstellen, an dem er sich verändert“, sagte Dr. Muir.

Das Ende von Terra und Aqua wird sich auf die Art und Weise auswirken, wie wir einen weiteren wichtigen Faktor unseres Klimas überwachen: die Menge an Sonnenstrahlung, die der Planet empfängt, absorbiert und zurück in den Weltraum reflektiert. Das Gleichgewicht zwischen diesen Größen – oder eigentlich das Ungleichgewicht – bestimmt, wie stark sich die Erde erwärmt oder abkühlt. Um dies zu verstehen, verlassen sich Wissenschaftler auf die Wolkeninstrumente der NASA und das Radiant Energy System (CERES) der Erde.

Derzeit fliegen vier Satelliten mit CERES-Instrumenten: Terra, Aqua und zwei neuere Satelliten, die ebenfalls kurz vor dem Ende ihrer Lebensdauer stehen. Allerdings wird nur noch an einer Alternative gearbeitet. Ihre Lebenserwartung? 5 Jahre.

Norman J. sagte: „Innerhalb der nächsten zehn Jahre werden wir von vier Missionen auf eine Mission umsteigen, und der Rest wird seinen Höhepunkt überschritten haben“, sagte Loeb, der NASA-Wissenschaftler, der CERES leitet. „Für mich ist das wirklich besorgniserregend.“

Heutzutage, mit dem Aufstieg der privaten Raumfahrtindustrie und der Verbreitung von Satelliten rund um die Erde, erkunden die NASA und andere Behörden einen anderen Ansatz zur Beobachtung unseres Planeten. Die Zukunft könnte in kleineren, leichteren Instrumenten liegen, die zu geringeren Kosten in die Umlaufbahn gebracht werden können und agiler sind als zu Zeiten von Terra, Aqua und Aura.

Die National Oceanic and Atmospheric Administration entwickelt eine solche Flotte zur Überwachung von Wetter und Klima. Dr. Loeb und andere bei der NASA arbeiten an einem leichten Instrument, um ihre Messungen der Energiebilanz der Erde fortzusetzen.

Damit solche Technologien jedoch nützlich sein können, müssen sie laut Dr. Loeb mit dem Flug beginnen, bevor die derzeitigen Orbiter verschwinden.

„Man braucht eine gute, lange Überschneidungsphase, um die Unterschiede zu verstehen und die Probleme zu lösen“, sagte er. „Wenn nicht, wird es sehr schwierig sein, diesen Messungen zu vertrauen, wenn wir nicht die Möglichkeit haben, sie anhand bestehender Messungen zu beweisen.“

In gewisser Weise, sagen Wissenschaftler, ist es das Verdienst der NASA, dass Terra, Aqua und Aura so lange überlebt haben. „Dank einer Kombination aus exzellenter Technik und einer enormen Portion Glück haben wir diese Dinge nun seit 20 Jahren“, sagte Walid Abdel Aty, ein ehemaliger Chefwissenschaftler der NASA, der jetzt an der University of Colorado Boulder arbeitet.

„Wir sind süchtig nach diesen Satelliten geworden“, sagte Dr. Al-Abdul-Ati. „Am Ende geht uns das Glück aus.“