Un modelo para mejorar el conocimiento de la superficie lunar

Se publicó un estudio en Revista de teledetección aplicada Propuso un enfoque para integrar datos de radiación espectroscópica lunar para desarrollar un modelo lunar mejorado para la calibración radiométrica de instrumentación. La calibración por el modelo resultante mejora la sensibilidad y confiabilidad de las tendencias de medición.

estancia: La radiación espectral de múltiples instrumentos de la Luna. Haber de imagen: Evgeniyqw/Shutterstock.com

La importancia del espectro de radiación de la superficie lunar

Aunque la Luna es el vecino celestial más cercano de la Tierra, nuestra comprensión de la radiación espectral es menos precisa que la del Sol y otras estrellas brillantes como Vega.

Desde su creación, el entorno de la Luna se ha mantenido prácticamente sin cambios. La superficie de la Luna es accesible para las naves espaciales que orbitan la Tierra y es un reflector excepcionalmente extenso.

El objetivo de observar y aumentar su comprensión de la superficie lunar ha llevado a mayores requisitos de precisión radiométrica estricta para la detección remota en naves espaciales. Si bien los instrumentos a bordo de la nave espacial están calibrados según estándares conocidos en el laboratorio, sus respuestas pueden variar en el espacio y pueden no ser consistentes durante un período prolongado.

La radiación del espectro de la superficie lunar, vista por una nave espacial desde un modelo lunar, es necesaria para la calibración. Se utilizó un observatorio lunar robótico (ROLO), o modelo del Sistema de calibración espacial global (GSICS), para la calibración lunar, que compara la radiación lunar informada por instrumentos con la radiación real.

Sin embargo, el modelo ROLO tiene varios inconvenientes. Por ejemplo, su error se estima en un 5 % o más, los componentes de vibración son constantes en todas las longitudes de onda y se requieren 328 parámetros para dar resultados en 32 longitudes de onda espaciadas irregularmente, que luego se transforman o interpolan al rango deseado.

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Además, el modelo ROLO está diseñado para ser insensible a la polarización. Sin embargo, los instrumentos satelitales que utilizan espejos de exploración son sensibles a la polarización.

Teóricamente, uno podría calibrar usando radiación para una parte específica de la luna; Sin embargo, esto es difícil debido a la volatilidad de la superficie de la luna.

Uso de datos de múltiples naves espaciales y observaciones telescópicas de superficie para mejorar el modelo espectroscópico de radiación lunar

Los datos de varias mediciones telescópicas y de naves espaciales se incluyen en el modelo de espectro de radiación lunar. Los datos de calibración se derivaron de 90.000 imágenes lunares. Además, el modelo de sacudidas de radiación resultante de las mediciones del orbitador lunar ayudó a reducir la cantidad de coeficientes necesarios.

El factor de calibración lunar para cada banda se obtiene asignando un factor de medición a cada banda para varias iteraciones.

Los datos del espectrofotómetro se promediaron en 27 bandas artificiales planas alineadas con espacios superpuestos y bandas de naves espaciales para aplicaciones prácticas y reducción de ruido.

Se han obtenido mapas cilíndricos de alta resolución de la Luna en diferentes longitudes de onda de naves espaciales que orbitan alrededor de la Luna y se pueden usar para crear el modelo de vibración. El espectro solar continuo se midió utilizando una variante de alta resolución del espectrómetro de referencia solar híbrido TSIS-1.

El objetivo del Lunar Spectral Irradiance Model System es utilizar una nueva metodología y diferentes fuentes de datos para desarrollar un modelo de irradiación espectral mejorado para la radiación lunar en el rango de reflectancia solar de 350 a 2400 nm.

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Resultados importantes del estudio

Se ha ideado una nueva metodología (SLIMED) para combinar diferentes fuentes de datos de radiación espectral lunar y utilizarlos para proporcionar un modelo lunar mejorado para la calibración radiométrica de instrumentos.

El modelo SLIMED es continuo en parámetros geométricos y longitud de onda. El modelo propuesto aborda todas las desventajas del modelo ROLO ya que tiene 1/2 de la cantidad de residuos y 1/10 de la cantidad de coeficientes en comparación con el modelo ROLO.

SLIMED fue creado en Lenguaje de Datos Interactivos (IDL), un lenguaje de programación ampliamente utilizado en la NASA. La metodología SLIMED, cuando se implementa en un lenguaje abierto, se puede utilizar para proporcionar un modelo de referencia actualizable para la comunidad de calibración lunar. Sin embargo, puede depender de mediciones precisas y rastreables de la radiación de la Luna sobre la atmósfera.

Cuando el modelo SLIMED se aplica a 25 instrumentos y dos modelos adicionales, muestra una consistencia prometedora y discrepancias significativas. indica que de 400 a 870 nm, MODIS, PLEADES, OLI y dos observatorios de superficie se calibraron utilizando estándares de laboratorio en lugar de estrellas.

La calibración de 26 instrumentos y dos modelos publicados mostró sesgos significativos, aunque ocho instrumentos concuerdan en el rango del 3% en todo el rango de longitud de onda de 400 a 840 nm.

La calibración de varias herramientas contra un modelo revela similitudes y diferencias importantes. Algunos instrumentos terrestres tienen una compensación de longitud de onda bastante estable. Esto significa que algo falla en la calibración lunar de algunos de los instrumentos, tanto en el procesamiento de la radiación como en las observaciones.

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Es necesario investigar y abordar la realidad de las comparaciones basadas en un solo modelo lunar para aprovechar todo el potencial de la calibración lunar.

referencia

Hugo H. Kevver. (2022). Radiación espectral lunar multi-instrumento. Revista de teledetección aplicada. Disponible en: https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-applied-remote-sensing/volume-16/issue-3/038502/Multiple-instrument-based-spectral-irradiance-of-the-Moon/10.1117/ 1.JRS.16.038502.completo

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