Misi PREFIRE NASA yang akan datang akan mengerahkan dua CubeSat untuk mempelajari kehilangan panas dari wilayah kutub bumi, memanfaatkan teknologi yang telah diuji di Mars untuk meningkatkan akurasi model iklim. Kredit: NASA
Diluncurkan pada musim semi 2024, dua satelit kecil dari misi PREFIRE badan tersebut akan mengisi data yang hilang dari wilayah kutub bumi.
Dua miniatur baru NASA satelit akan mulai melintasi atmosfer bumi dalam beberapa bulan, mendeteksi panas yang hilang ke luar angkasa. Pengamatan mereka dari wilayah yang paling mengerikan di planet ini akan membantu memprediksi bagaimana es, lautan, dan cuaca akan berubah akibat pemanasan global.
PREFIRE: Misi Memetakan Emisi Panas Kutub
Seukuran kotak sepatu, satelit kubus, atau CubeSats, terdiri dari misi yang disebut PREFIRE, kependekan dari Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment. Dilengkapi dengan teknologi yang terbukti di Marstujuan mereka adalah mengungkap spektrum lengkap kehilangan panas dari wilayah kutub bumi untuk pertama kalinya, sehingga membuat model iklim menjadi lebih akurat.
PREFIRE telah dikembangkan bersama oleh NASA dan Universitas Wisconsin-Madison, dengan anggota tim dari universitas Michigan dan Colorado.
Memahami Anggaran Energi Bumi
Misi ini dimulai dengan anggaran energi bumi. Dalam tindakan penyeimbangan planet, jumlah energi panas yang diterima planet dari Matahari idealnya diimbangi dengan jumlah energi panas yang dipancarkan dari sistem Bumi ke luar angkasa. Perbedaan antara energi yang masuk dan keluar menentukan suhu bumi dan membentuk iklim kita.
Bumi berusaha menjaga keseimbangan antara jumlah keseluruhan energi yang masuk dan keluar di bagian atas atmosfer. Ini disebut anggaran energi bumi atau anggaran radiasi bumi. Bumi menerima energi yang masuk dari Matahari. Bumi juga memancarkan energi kembali ke luar angkasa. Agar suhu bumi stabil dalam jangka waktu yang lama (agar anggaran energi seimbang), jumlah energi yang masuk dan energi yang keluar harus sama. Jika energi yang masuk lebih banyak daripada energi yang keluar maka bumi akan memanas. Jika energi yang keluar lebih besar dari energi yang masuk maka bumi akan menjadi dingin. Kredit: NASA
Daerah kutub memainkan peran penting dalam proses ini, bertindak seperti sirip radiator bumi. Pergerakan udara dan air, melalui cuaca dan arus laut, memindahkan energi panas yang diterima di daerah tropis menuju kutub, di mana energi tersebut dipancarkan sebagai radiasi inframerah termal – jenis energi yang sama yang Anda rasakan dari lampu pemanas. Sekitar 60% energi tersebut mengalir ke luar angkasa dalam panjang gelombang inframerah jauh yang belum pernah diukur secara sistematis.
PREFIRE dapat menutup kesenjangan tersebut. “Kita mempunyai potensi untuk menemukan beberapa hal mendasar tentang cara kerja planet kita,” kata Brian Drouin, ilmuwan dan wakil peneliti utama misi di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan.
“Dalam proyeksi iklim, sebagian besar ketidakpastian muncul dari ketidaktahuan kita tentang kutub Utara dan Selatan dan seberapa efisien radiasi dipancarkan ke luar angkasa,” katanya. “Pentingnya radiasi tersebut tidak disadari pada sebagian besar Zaman Antariksa, namun kita sekarang mengetahuinya dan bertujuan untuk mengukurnya.”
Misi PREFIRE akan mengirimkan dua CubeSat – yang digambarkan dalam konsep seniman yang mengorbit Bumi – ke luar angkasa untuk mempelajari berapa banyak panas yang diserap dan dipancarkan planet ini dari wilayah kutubnya. Pengukuran ini akan menginformasikan model iklim dan es. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Inovasi dan Tantangan Teknologi
Diluncurkan dari Selandia Baru dengan selang waktu dua minggu pada bulan Mei, setiap satelit akan membawa spektrometer inframerah termal. Itu JPL-Instrumen yang dirancang mencakup cermin dan detektor berbentuk khusus untuk memisahkan dan mengukur cahaya inframerah. Teknologi serupa digunakan oleh Mars Climate Sounder di Mars Reconnaissance Orbiter milik NASA untuk menjelajahi atmosfer dan cuaca Planet Merah.
Membuat miniatur instrumen agar sesuai dengan CubeSats merupakan tantangan bagi tim teknik PREFIRE. Mereka mengembangkan desain yang diperkecil dan dioptimalkan untuk kondisi planet kita yang relatif hangat. Dengan berat kurang dari 6 pon (3 kilogram), instrumen ini melakukan pembacaan menggunakan perangkat yang disebut termokopel, serupa dengan sensor yang ditemukan di banyak termostat rumah tangga.
Sinar matahari menyinari bongkahan es di Laut Chukchi, bagian dari Samudra Arktik. Misi PREFIRE NASA ke wilayah kutub bumi akan mengeksplorasi bagaimana pemanasan dunia akan berdampak pada hilangnya es laut, pencairan lapisan es, dan kenaikan permukaan laut. Kredit: NASA/Kathryn Hansen
Titik Nol Perubahan Iklim
Untuk memaksimalkan jangkauan, pesawat kembar PREFIRE akan mengorbit Bumi di jalur yang berbeda, tumpang tindih setiap beberapa jam di dekat kutub.
Sejak tahun 1970-an, suhu di Arktik telah memanas setidaknya tiga kali lebih cepat dibandingkan wilayah lain di Bumi. Es laut musim dingin di sana telah menyusut lebih dari 15.900 mil persegi (41.200 kilometer persegi) per tahun, berkurang 2,6% per dekade dibandingkan rata-rata tahun 1981-2010. Perubahan juga terjadi di belahan bumi lain: lapisan es Antartika kehilangan massa rata-rata sekitar 150 miliar ton per tahun.
Dampak dari perubahan ini sangat luas. Fluktuasi es laut membentuk ekosistem kutub dan mempengaruhi suhu serta sirkulasi lautan. Air yang mencair dari lapisan es setebal satu mil di Greenland dan Antartika bertanggung jawab atas sepertiga kenaikan permukaan laut rata-rata global sejak tahun 1993.
“Jika Anda mengubah wilayah kutub, Anda juga secara mendasar mengubah cuaca di seluruh dunia,” kata Tristan L’Ecuyer, profesor di Universitas Wisconsin-Madison dan peneliti utama misi tersebut. “Badai ekstrem, banjir, erosi pantai – semua hal ini dipengaruhi oleh apa yang terjadi di Arktik dan Antartika.”
Untuk memahami dan memproyeksikan perubahan tersebut, para ilmuwan menggunakan model iklim yang memperhitungkan banyak proses fisik. Menjalankan model beberapa kali (setiap kali dalam kondisi dan asumsi yang sedikit berbeda) menghasilkan serangkaian proyeksi iklim. Asumsi tentang parameter yang tidak pasti, seperti seberapa efisien kutub memancarkan radiasi termal, dapat berdampak signifikan pada proyeksi tersebut.
Meningkatkan Model Iklim
PREFIRE akan menyediakan data baru tentang berbagai variabel iklim, termasuk suhu atmosfer, sifat permukaan, uap air, dan awan. Pada akhirnya, lebih banyak informasi akan menghasilkan visi yang lebih akurat tentang dunia yang terus berubah, kata L’Ecuyer.
“Seiring dengan konvergensi model iklim kita, kita akan mulai benar-benar memahami seperti apa masa depan Arktik dan Antartika,” tambahnya.
