Roket Fırlatmaları Atmosferin Üst Kısmında Su Buharı Etkisini Ortaya Çıkarıyor

Alaska’nın Fairbanks kentinin kuzeyindeki Poker Flat Research Range’de 2018 çok katlı lansmanının sonuçları, bilim insanlarının Dünya atmosferinin kenarına yakın bir yerde biriken daha fazla su buharının etkisini daha iyi anlamalarına yardımcı olacak.

Louisville, Colorado’daki Astra LLC’de uzay fizikçisi ve Super Soaker misyonunun baş araştırmacısı İrfan Azeem, “Mezosferdeki bulut oluşumunun doğrudan su buharı tarafından soğutulmasıyla doğrudan bağlantılı olduğunu deneysel olarak gösteren ilk kez bu,” dedi.

NASA tarafından finanse edilen Super Soaker adlı proje, 25-26 Ocak 2018 gecesi yapay bir kutupsal mezosferik bulut oluşturmak için gökyüzüne doğru yaklaşık 50 galon su içeren bir teneke kutunun fırlatılmasını içeriyordu. suyun 50 mil yukarıdan salınmasından 18 saniye sonra oluşan bulut.

Hızlandırılmış bir fotoğraf, Super Soaker’ın 25-26 Ocak 2018’de fırlatılmasını gösteriyor. Görevle birlikte fırlatılan üç roket, ikisi rüzgar hareketini izlemek için buhar izleyicilerini kullanıyor ve biri kutupsal bir mezosferik bulutu tohumlamak için bir su kabı bırakıyor. Sol üstte görünen yeşil lazer ışını, yapay bulutu ölçmek için kullanılan LIDAR ışınıdır.

Super Soaker deneyinin bulguları bu ay Journal of Geophysical Research’te , Alaska Üniversitesi Fairbanks Graduate School’un direktörü ve Jeofizik Enstitüsü’nde atmosfer bilimleri profesörü olan Richard Collins tarafından Azeem ve bir ekip ile birlikte yayınlandı. Amerika Birleşik Devletleri’nin dört bir yanından bilim adamları. Proje için lidar sistemleri geliştiren ve deneye katılan Jeofizik Enstitüsü lisansüstü öğrencileri Jintai Li ve Jennifer Alspach, makalenin 10 ortak yazarı arasında yer aldı. Lisans öğrencisi Mikayla Grunin, lidar sistemlerinden birini geliştirmek için Li ile birlikte çalıştı.

Super Soaker deneyi, su buharının üst atmosferde bulut oluşumuna iki şekilde katkıda bulunduğunu gösterdi: havayı daha nemli hale getirerek ve havayı soğutarak. Bu nem kaynaklı soğutma, atmosferin en düşük seviyesinde – troposferde – su buharının neden olduğu “sera etkisi” ısınmasından farklıdır.

Artan su buharı, insanlar tarafından artan miktarlarda üretilen metandan gelir. Metan, su buharı ve karbondioksit oluşturmak için güneş ışığında oksitlendiği mezosfere yükselir.

Kağıt, roket motor egzozunda su buharı yaygın olduğu için, uzay trafiği atmosferin bu bölgesinde toplanan su buharı miktarına da katkıda bulunuyor. Uzay trafiğindeki artışlar, üst atmosferde daha fazla su birikmesine neden olacaktır.

Üst atmosferdeki bu soğumanın sonuçları nelerdir?

Collins, “Soğuk sabahlarda göletlerin üzerinde sis oluştuğunu gördüğümüz gibi, daha nemli bir atmosferin daha bulutlu olmasını bekliyoruz. Yeni bulduğumuz şey, su buharının bulut oluşumunu teşvik etmek için atmosferi aktif olarak soğutmasıdır” dedi.

“Yerde radikal bir etkiye neden olacağına inanmıyoruz, ancak atmosferdeki uzun vadeli iklim eğilimlerini ve su buharının iklim sistemindeki rolünü anlamamıza yardımcı oluyor” dedi. “Ayrıca, çoğu zaman bulut oluşumunun, hava ve iklim modelinizin tüm parçalarının çalışıp çalışmadığının asit testi olduğu hava ve iklim modellerimizi daha iyi anlamamıza olanak tanıyor.”

Kutupsal mezosferik bulutlar, uzayın kenarında 47 ila 53 mil yükseklikte bulunur. Bu yüksekliklerdeki su buharı donarak buz kristallerine dönüşür ve bulutları oluşturur. Bu bulutlar, gün batımından sonra karanlık bir gökyüzüne karşı güneş ışığı ile aşağıdan aydınlatıldığında parlak bir şekilde parlarken görülebilirler. Kutupsal mezosfer bulutlarına gece parlayan veya gece bulutları da denir.

Bulutlar yaz aylarında Kuzey Kutbu’nda veya Antarktika’da doğal olarak görünür. Araştırmacılar, kontrollü bir ortama sahip olmak için kışın yapay bulutu oluşturmayı seçtiler.

Bu bulutlar uzun süredir iklim değişikliğinin göstergesi olarak kullanılmaktadır. İlk olarak 1800’lerin sonlarında bildirilen bulutlar, 20. ve 21. yüzyıllarda daha sık görülüyordu.

Super Soaker deneyi, Poker Flat Research Range’den yaklaşık 40 dakika içinde üç roket fırlatmasından oluşuyordu.

İlk iki roket, oksijenle reaksiyona girdiğinde alüminyum oksit, karbondioksit ve su buharının zararsız ürünlerini ve mavimsi beyaz bir parıltı üreten trimetil alüminyumu dağıttı. Araştırmacılar, bu parıltıyı takip ederek rüzgarları geniş bir rakım aralığında belirleyebilir ve suyun serbest bırakıldığı hava koşullarını görmelerine izin verebilir.

İkinci roketten 90 saniye sonra fırlatılan üçüncü roket su kabını taşıdı. Teneke kutu 53 mil yükseklikte patlatılarak, yalnızca lidar tarafından tespit edilebilen küçük bir kutupsal mezosferik bulut oluşturdu.

Araştırmacılar, çok daha fazla su püskürten ikinci bir Süper Sağanak gerçekleştirmeye hevesliler.

“Gördüğümüz şey çok, çok iyiydi ve daha kalın bir bulut elde etmek için oraya daha fazla su götürmek ve bulutun oluştuğu gerçeğinden yola çıkarak soğutma etkisini doğrudan ölçüp ölçemeyeceğimizi görmek istiyoruz,” Collins Collins dedi, zemin bazlı lidardan elde edilen verilere atıfta bulunarak.

Makalenin diğer ortak yazarları, Washington DC’deki Donanma Araştırma Laboratuvarı’ndaki Uzay Bilimi Bölümü’nü temsil ediyordu; Astra LLC, Boulder, Colorado; Utah Eyalet Üniversitesi Atmosfer ve Uzay Bilimleri Merkezi Fizik Bölümü; Clemson Üniversitesi Fizik Bölümü; GATS Inc., Boulder, Colorado; ve Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı.

Poker Flat Research Range, UAF Jeofizik Enstitüsü’ne aittir ve Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nin bir parçası olan NASA’nın Wallops Uçuş Tesisi ile bir sözleşme kapsamında işletilmektedir.