تجربة الإشعاع الشمسي والمناخ

كانت تجربة الإشعاع الشمسي والمناخ ( SORCE ) مهمة فضائية برعاية وكالة ناسا ، استمرت من عام 2003 إلى عام 2020 ، لقياس الإشعاع الشمسي الوارد ، بما في ذلك الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة والإشعاع الشمسي الكلي . ^{[ 2 ]} ركزت هذه القياسات بشكل خاص على تغير المناخ على المدى الطويل ، والتقلبات الطبيعية، والأوزون الجوي ، وإشعاع UV-B ، مما ساهم في تحسين التنبؤات المناخية. تُعد هذه القياسات بالغة الأهمية لدراسات الشمس ، وتأثيرها على نظام الأرض ، وتأثيرها على البشرية. أُطلقت SORCE في 25 يناير 2003 على متن صاروخ بيغاسوس XL لتزويد مشروع علوم الأرض التابع لناسا ( ESE) بقياسات دقيقة للإشعاع الشمسي.

قاس مشروع SORCE إشعاع الشمس باستخدام أجهزة قياس الإشعاع ، وأجهزة قياس الطيف ، والثنائيات الضوئية ، وأجهزة الكشف، ومقاييس الإشعاع الحراري ، المثبتة على مرصد فضائي يدور حول الأرض. تحدد القياسات الطيفية شدة إشعاع الشمس من خلال توصيف طاقتها وانبعاثاتها على شكل ألوان، والتي يمكن ترجمتها لاحقًا إلى كميات وعناصر مادية. يمكن استخدام البيانات التي حصل عليها مشروع SORCE لنمذجة إشعاع الشمس، وشرح تأثيره على الغلاف الجوي للأرض ومناخها، والتنبؤ به.

كان القمر الصناعي SORCE يدور في مدار على ارتفاع 645 كيلومترًا (401 ميلًا) بزاوية ميل 40 درجة ، وكان يُشغّله مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP) في جامعة كولورادو بولدر ، كولورادو . وقد واصل SORCE القياسات الدقيقة للإشعاع الشمسي الكلي التي بدأت مع جهاز ERB عام 1979، والتي تم توسيعها لاحقًا بسلسلة قياسات ACRIM (1999 وما بعدها). وقدّم SORCE قياسات للإشعاع الطيفي الشمسي من 1 إلى 2000 نانومتر، ما يمثل 95% من المساهمة الطيفية في الإشعاع الشمسي الكلي.   

كانت الأهداف العلمية لمهمة SORCE هي: ^{[ 3 ]}

• لإجراء قياسات دقيقة وعالية الدقة للإشعاع الشمسي الكلي، يتم ربطها بقياسات الإشعاع الشمسي الكلي السابقة، ومواصلة هذا السجل المناخي طويل الأمد. يُوفر الإشعاع الشمسي الكلي بدقة 0.01% (100 جزء في المليون) وفقًا لوحدات النظام الدولي للوحدات، وبمعدل تكرار طويل الأمد يبلغ 0.001% سنويًا.
• إجراء قياسات يومية للإشعاع الشمسي فوق البنفسجي ضمن نطاق 120 إلى 300  نانومتر، بدقة طيفية تبلغ 1  نانومتر. تحقيق هذا القياس الطيفي للإشعاع بدقة أفضل من 5%، وبمعدل تكرار طويل الأمد يبلغ 0.5% سنويًا. استخدام تقنية المقارنة الشمسية/النجمية لربط الإشعاع الشمسي بمتوسط ​​التدفق الإشعاعي من عدد من النجوم الساطعة من النوع المبكر (نفس النجوم المستخدمة في برنامج SOLSTICE التابع لقمر أبحاث الغلاف الجوي العلوي (UARS)).
• إجراء أولى القياسات للإشعاع الشمسي المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة بدقة كافية لدراسات المناخ المستقبلية. الحصول على قياسات يومية للإشعاع الطيفي الشمسي بين 0.3 و2  ميكرومتر بدقة طيفية لا تقل عن 1/30، ودقة 0.03%، وقابلية تكرار طويلة الأجل أفضل من 0.01% سنويًا.
• لتحسين فهم كيفية وسبب تغير الإشعاع الشمسي، وتقدير السلوك الشمسي في الماضي والمستقبل، ودراسة استجابات المناخ.

حملت المركبة الفضائية SORCE أربعة أجهزة، بما في ذلك جهاز مراقبة الإشعاع الكلي (TIM)، وتجربة مقارنة الإشعاع الشمسي النجمي (SOLSTICE)، وجهاز مراقبة الإشعاع الطيفي (SIM)، ونظام مقياس الضوء للأشعة فوق البنفسجية الشديدة (XPS):

كان نظام XPS (نظام قياس الضوء بالأشعة فوق البنفسجية) عبارة عن مقياس ضوئي يزن 3.6  كجم، بقدرة 9 واط، ويستخدم مرشحات لمراقبة نطاق الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية عند 1-34  نانومتر، بدقة تبلغ حوالي سبعة نانومتر، وبدقة إشعاع تبلغ حوالي 15٪. ^{[ 7 ]}

أوقفت وكالة ناسا تشغيل مركبة SORCE الفضائية في 25 فبراير 2020، بعد 17 عامًا من الخدمة (أكثر من ثلاثة أضعاف عمرها التصميمي الأصلي البالغ خمس سنوات). وقد عانت المركبة من مشاكل تدهور البطارية منذ عام 2011، مما حال دون تمكنها من إجراء القياسات بشكل متواصل. لذا، تحولت فرق العمل الأرضية إلى إجراء عمليات الرصد خلال النهار فقط، مما سمح فعليًا لـ SORCE بالعمل دون بطارية عاملة بفضل ألواحها الشمسية . ^{[ 8 ]}

خططت ناسا لمواصلة تشغيل جهاز SORCE حتى يتم تطوير وإطلاق بديل له. فُقد القمر الصناعي Glory ، الذي كان من المفترض أن يواصل رصد SORCE، نتيجة فشل في الإطلاق عام 2011. أُطلق جهاز مؤقت لقياس الإشعاع الشمسي، وهو تجربة نقل معايرة الإشعاع الشمسي الكلي (TCTE)، في نوفمبر 2013 على متن القمر الصناعي STPSat-3 التابع للقوات الجوية الأمريكية ، ^{[ 9 ]} لكن البديل الكامل لـ SORCE لم يُطلق إلا في ديسمبر 2017، عندما تم تسليم مستشعر الإشعاع الشمسي الكلي والطيفي (TSIS-1 وTSIS-2) إلى محطة الفضاء الدولية (ISS). ^{[ 8 ]}

من المتوقع أن يعود مسبار SORCE إلى الغلاف الجوي في عام 2032 إذا تُرك ينجرف في مداره، ومن المتوقع أن تحترق معظم أجزاء المركبة الفضائية أثناء عودتها. ^{[ 8 ]}

• قمر صناعي لأبحاث الغلاف الجوي العلوي

• http://lasp.colorado.edu/sorce/