Hace casi 10 años que Andrew Thorpe recibió un mensaje de texto de la tripulación que volaba sobre un pequeño avión: había detectado un nuevo punto caliente de metano.
Thorpe condujo por sinuosas carreteras de tierra y de montaña en una tosca camioneta alquilada cerca de la región de Four Corners, en el suroeste de Estados Unidos. Cuando llegó a la ubicación de retransmisión del avión, sacó una cámara térmica para escanear la columna. Efectivamente, el metano se estaba escapando del suelo, probablemente de un oleoducto con fugas.
Encontró un marcador que sobresalía del desierto con el número de teléfono de una compañía de gas, así que los llamó. “Tenía a la persona más confundida al otro lado del teléfono”, dijo Thorpe. “Estaba tratando de explicarles por qué los llamaba, pero eso fue hace muchos años cuando realmente no existía ninguna tecnología que pudiera hacer eso”.
A lo largo de los años, el trabajo le ha valido a Thorpe cierta atención no deseada. “Investigué un poco sobre conducción en California… Un policía alquilado sospechaba mucho de mí y trató de asustarme”, dijo Thorpe. “Si instalas una cámara térmica en una vía pública y la apuntas a un tanque más allá de la valla, la gente se pondrá nerviosa. Algunos trabajadores del petróleo y el gas me acosaron, pero eso es normal”.
Hoy, Thorpe es parte de un grupo a la vanguardia del monitoreo de gases de efecto invernadero en la NASA. Laboratorio de propulsión a chorro en La Cañada Flintridge. Durante más de 40 años, el Laboratorio de microdispositivos en JPL desarrolló instrumentos especializados para medir el metano y el dióxido de carbono con extrema precisión.
Los instrumentos, llamados espectrómetros, detectan gases basándose en los colores de la luz solar que absorben. A principios de este año, un equipo de investigadores del JPL, Caltech y la organización sin fines de lucro Carnegie Science fue seleccionado como finalista para un premio de la NASA para poner la tecnología en órbita.
Los técnicos del JPL trabajan en un espectrómetro aéreo de imágenes visibles/infrarrojas, o AVIRIS, que se instalará en un avión para buscar metano y otros gases de efecto invernadero.
(Myung J. Chun/Los Angeles Times)
Si se elige para la misión satelital, la investigación de carbono del equipo, llamada Carbon-I, se lanzaría a principios de la década de 2030. En el transcurso de tres años, Carbon-I mapearía continuamente las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo. instantáneas diarias de áreas de interés, lo que permite a los científicos identificar fuentes de contaminación climática, como plantas de energía, oleoductos con fugas, granjas y vertederos.
Aunque ya existen varios satélites que monitorean estos gases, la resolución de Carbon-I no tiene precedentes y eliminaría cualquier conjetura para determinar dónde se emitió el gas. “Ya no se puede negar: una vez que vemos una columna de humo, no hay otra fuente potencial”, dijo Christian Frankenberg, coinvestigador principal de Carbon-I y profesor de ciencias e ingeniería ambientales en Caltech.
El profesor de Caltech Christian Frankenberg, co-investigador principal del sistema de monitoreo de emisiones Carbon-I propuesto con base en el espacio, observa un monitor AVIRIS en construcción en un laboratorio del JPL.
(Myung J. Chun/Los Angeles Times)
La mejor resolución de 100 pies de Carbon-I es una resolución espacial muy alta. Es una resolución increíble poder lograrla”, dijo Debra Wunch, profesora de la Universidad de Toronto que estudia el ciclo del carbono de la Tierra y no participa en la propuesta Carbon-I. “Podría darnos mucha más información sobre la fuente exacta de las emisiones… Eso sería innovador. Se podrían ver montones individuales, incluso partes individuales de vertederos”.
Históricamente, monitorear la liberación de gases de efecto invernadero de emisores individuales ha sido un desafío: tanto el dióxido de carbono como el metano son incoloros e inodoros. Por eso, los científicos a menudo han tenido que confiar en la suma de los valores informados por las empresas y las estimaciones de la investigación. Por ejemplo, para estimar cuánto metano producen las vacas, los científicos tendrían que determinar cuánto metano libera una vaca y multiplicarlo por el número total de vacas en la Tierra.
“Si nos fijamos en las políticas internacionales… actualmente todas se basan en estos inventarios ascendentes”, dijo Anna Michalak, co-investigadora principal de Carbon-I y directora fundadora del Carnegie Climate and Resilience Hub en Carnegie Science. “Necesitamos llegar a un punto en el que… realmente tengamos una forma independiente de rastrear cuáles son las emisiones”.
La resolución de Carbon-I también brindará a los científicos un nuevo acceso a la atmósfera de los trópicos, donde las nubes actualmente oscurecen la mayoría de las formas de vigilancia satelital. “Es su talón de Aquiles”, dijo Frankenberg.
¿Cómo funcionan los bosques tropicales y subtropicales? absorber alrededor de una cuarta parte del CO2 la humanidad produce Cuando se queman combustibles fósiles, se necesitan datos precisos de esa región del mundo.
Los satélites que actualmente orbitan la Tierra con menor resolución no pueden ver a través de pequeños espacios en la capa de nubes. Solo ven un promedio borroso de los puntos nublados y brillantes del cielo para cada píxel. Carbon-I, con el área de cada píxel casi 50 veces más pequeña que la de la mayoría de los otros satélites, puede ver los espacios y tomar medidas a través de ellos. En un Artículo de abril de 2024Frankenberg, Michalak y sus colaboradores estimaron que Carbon-I podría ver más allá de las nubes en los trópicos entre 10 y 100 veces más frecuentemente que sus predecesores.
Carbon-I “va a ver cosas donde la gente no sabe lo que está pasando”, dijo Thorpe, quien dejó sus días de escuela de posgrado apuntando cámaras térmicas a fugas de gas y ahora trabaja como tecnólogo de investigación en el Laboratorio de Microdispositivos. “Abrirá un nuevo ámbito de la ciencia”.
El programa de monitoreo de gases de efecto invernadero del JPL se remonta a décadas atrás, pero el campo del monitoreo espacial es todavía relativamente nuevo. A principios de 2016, la sede de la NASA se puso en contacto con el equipo del JPL. Hubo una masiva Explosión en la instalación de almacenamiento de gas de Aliso Canyon cerca de Porter Ranch, y la NASA quería que el equipo lo comprobara.
El equipo sobrevoló el lugar en una variante de un avión espía de la década de 1960 durante tres días a lo largo de un mes mientras Southern California Gas Co. luchaba por contener la explosión. Al mismo tiempo, el Centro de Vuelo Goddard de la NASA en Maryland apuntó a la fuga con el espectrómetro Hyperion de la nave espacial de observación de la Tierra de la NASA.
Hyperion fue diseñado para realizar observaciones de la superficie de la Tierra y filtrar el ruido atmosférico. Ahora estaban tratando de observar la atmósfera y filtrar la superficie, y oh primera vezLos científicos han observado una fuente puntual de metano producido por el hombre desde la órbita.
“El resultado de Hyperion fue bastante ruidoso, pero aún se podía ver la columna”, dijo Thorpe. “Esto fue realmente una prueba de concepto de que podíamos hacer esto desde el espacio”.
Incluso si se lanza Carbon-I, eso no significa que el equipo dejará de colocar instrumentos en los aviones. Desde el avión, el equipo puede monitorear áreas de interés con una resolución aún más nítida y durante días consecutivos. En este momento, una versión más eficiente y eficiente de los espectrómetros que observaron el derrame de Four Corners y la explosión de Aliso Canyon están realizando una serie de misiones para monitorear las emisiones de las plataformas petrolíferas marinas en el Golfo de México.
El avión bimotor King Air utilizado por JPL para realizar vuelos de monitoreo de gases de efecto invernadero desde su hangar en el aeropuerto Hollywood Burbank.
(Noah Haggerty/Los Ángeles Times)
Las misiones aéreas también brindan al equipo la oportunidad de probar espectrómetros nuevos y mejorados. “Se pueden reparar y actualizar”, dijo el ingeniero del JPL Michael Eastwood, quien ha trabajado con los espectrómetros durante más de tres décadas y los utiliza regularmente. “Se pueden correr más riesgos, a diferencia de las naves espaciales que necesitan una confiabilidad realmente madura, muy conocida y alta; no estamos limitados a eso”.
El equipo aéreo también es ágil. Por lo general, dos miembros de la tripulación se sientan en la segunda fila de un avión de doble hélice King Air mirando una pila de computadoras portátiles e instrumentos con suficientes botones para rivalizar con la cabina del avión. En las pantallas, pueden ver los datos del GPS y los resultados del espectrómetro en tiempo real y coordinar un plan de vuelo con los pilotos. El espectrómetro, llamado AVIRISabreviatura de Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer: está en la tercera fila, mirando hacia abajo a través de una ventana cortada en el suelo.
El programa de la NASA para el cual Carbon-I fue seleccionado como finalista tiene como objetivo financiar ciencias de la Tierra basadas en el espacio que beneficien a la sociedad. El equipo recibió 5 millones de dólares para perfeccionar su propuesta de diseño antes de una revisión final de la NASA en 2025. Hay otros tres finalistas y dos serán seleccionados para el lanzamiento.
Este proceso de dos pasos para seleccionar misiones es nuevo en los programas de ciencias de la Tierra de la NASA y requiere que JPL compita con el resto de la comunidad científica, independientemente de su asociación con la agencia espacial.
“Si hablamos de dinero para alimentos, (5 millones de dólares) parece mucho dinero, pero en realidad es una ganga”, dijo Michalak. “Si piensas en el hecho de que estás comprometiendo 300 millones de dólares para una misión, gastar el 1,5% de esa cantidad para asegurarte de que será fabulosa y exitosa es algo extremadamente inteligente”.
Mientras tanto, el equipo Carbon-I se centra en demostrar a la NASA que tiene la experiencia técnica para ejecutar el proyecto a tiempo y por debajo del presupuesto.
“Creo que las cuatro misiones en la fase actual son misiones científicas absolutamente valiosas”, dijo Michalak, “y un 50% de probabilidades no son malas probabilidades para una misión satelital”.
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