¿Cómo medirá la velocidad del viento el interferómetro de Michelson del Explorador de conexiones ionosféricas (ICON)?

El artículo de NASA Spaceflight ICON se reinicia para su lanzamiento en octubre desde la costa este indica que el Ionospheric Connection Explorer está programado para lanzarse en octubre de 2018 desde un avión. ( Pegaso XL ).

Wikipedia dice :

ICON estará equipado con cuatro instrumentos: un interferómetro de Michelson, construido por el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos, medirá los vientos y las temperaturas en la termosfera ; un medidor de deriva de iones, construido por UT Dallas, medirá el movimiento de partículas cargadas en la ionosfera; y dos generadores de imágenes ultravioleta construidos en UC Berkeley observarán las capas de brillo del aire en la atmósfera superior para determinar la densidad y composición tanto ionosférica como termosférica. (énfasis añadido)

Según esta página de la NASA :

MIGHTI: El interferómetro de Michelson para el instrumento global de imágenes termosféricas de alta resolución observa la temperatura y la velocidad de la atmósfera neutra . Estos vientos y fluctuaciones de temperatura son impulsados ​​por patrones climáticos más cercanos a la superficie de la Tierra. A su vez, los vientos neutros impulsan los movimientos de las partículas cargadas en el espacio. MIGHTI es construido por el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC. (énfasis añadido)

Solo supongo que el interferómetro de Michelson se usa como un espectrómetro infrarrojo de transformada de Fourier de imágenes , o FTIR, por lo que puede construir un espectro térmico de cuerpo negro para cada punto fotografiado. Si bien los etalones generalmente se usan para las resoluciones más altas, un interferómetro de Michelson también funcionaría.

Pero no entiendo cómo MIGHTI medirá la velocidad del viento. ¡No me puedo imaginar que su resolución sea tan alta que esté haciendo una medición doppler!

Pregunta: ¿Cómo medirá la velocidad del viento el interferómetro de Michelson del Explorador de conexiones ionosféricas (ICON)?

Respuestas (1)

Como sospechabas, MIGHTI usa el efecto Doppler para medir la velocidad del viento. Mide el cambio en las líneas de emisión de oxígeno rojas y verdes utilizando un par de interferómetros ortogonales.

UC Berkeley proporciona una explicación de la operación de MIGHTI :

El instrumento MIGHTI consta de dos unidades con campos de visión ortogonales, apuntados 45° y 135° desde la dirección de velocidad S/C hacia el lado de babor (norte) de la nave espacial. Con esta geometría de visualización, MIGHTI realiza dos mediciones perpendiculares del viento en la línea de visión del mismo volumen de aire a medida que pasa la nave espacial. Estas mediciones de viento de línea de visión se calculan a partir del desplazamiento Doppler de las líneas de emisión en la atmósfera superior de la Tierra. MIGHTI utiliza dos líneas de emisión de oxígeno: una verde (557,7 nm) y una roja (630,0 nm). Cuando los paquetes de aire se mueven hacia ICON a lo largo de la línea de visión de MIGHTI, estas líneas de emisión se acortan en longitud de onda (se vuelven más azules), y cuando los paquetes de aire se alejan, estas emisiones se alargan en longitud de onda (se vuelven más rojas). La cantidad de este cambio está relacionada con la velocidad de la parcela de aire, en relación con la velocidad de la luz. Cada medida representa un conjunto de observaciones del horizonte de la Tierra, cubriendo altitudes entre 90 y 300 km. La combinación de vectores de las dos líneas de visión perpendiculares proporciona un perfil de altitud de los vectores de viento.

Con respecto al interferómetro en sí :

El interferómetro es el corazón del instrumento MIGHTI. Al dividir la luz entrante en dos canales, con diferentes longitudes de trayectoria, y volver a mezclarlos, el interferómetro MIGHTI forma lo que se llama un interferograma, que se compone de franjas oscuras y brillantes. La posición de estos cambios con el desplazamiento Doppler de la línea de emisión observada, permite que cada unidad MIGHTI mida el viento en la línea de visión.

Perdón por las grandes citas, pero el sitio web tiene mejores explicaciones de las que yo podría dar. Se puede encontrar información adicional en la introducción de este borrador de rejillas Echelle de alta eficiencia para MIGHTI, los interferómetros heterodinos espaciales para la misión ICON . (versión oficial de pago https://doi.org/10.1364/AO.56.002090 ) El diseño del interferómetro heterodino espacial captura todo el interferograma a la vez, en lugar de escanear lentamente la diferencia de trayectoria del interferómetro con un espejo móvil.

También hay más disponible en la misión ICON (Explorador de conexiones ionosféricas) de eoPortal .

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: Figura 2: La geometría observacional de ICON permite la detección simultánea in situ y remota del sistema ionosfera-termosfera (crédito de la imagen: UCB/SSL)

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: Figura 10: Panel izquierdo: Foto del interferómetro SHIMMER; panel derecho: Diseño del interferómetro MIGHTI (crédito de la imagen: NRL)

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: Figura 11: Diseño de una unidad óptica MIGHTI (crédito de la imagen: NRL)

Esta es una gran respuesta, gracias! No hay nada malo con el tamaño de sus cotizaciones; están bien acreditados a su fuente y bien elegidos. Nunca antes había oído hablar de un interferómetro heterodino espacial, eso va a ser particularmente interesante de leer.