home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ShareWare OnLine 2 / ShareWare OnLine Volume 2 (CMS Software)(1993).iso / infor / sts56pk.zip / FACT.TXT next >
Text File  |  1993-03-30  |  43KB  |  752 lines

  1. STS-56  ATLAS 2 FACT SHEET
  2.  
  3.     ATLAS 2, the second in NASA's series of Atmospheric Laboratory for
  4. Applications and Science Spacelab missions, is the primary payload for the
  5. STS-56 flight.  The Space Shuttle-borne remote sensing laboratory studies the
  6. sun's energy output and the middle atmosphere's chemical makeup, and how these
  7. factors affect global ozone levels.
  8.  
  9.     A thin layer of ozone in the stratosphere shields life on Earth from most
  10. of the sun's harmful ultraviolet radiation.  However, a "hole" in that
  11. protective layer occurs each year over the Antarctic, and other ozone depletion
  12. has been observed in both the Southern and Northern Hemispheres. Is ozone
  13. depletion over populated areas in the Northern mid latitudes a concern?  How do
  14. we determine and understand its causes?  Are they reversible?  What are their
  15. implications for humans?
  16.  
  17.     Ozone is both created and destroyed by complex reactions among ultraviolet
  18. radiation from the sun and gases in the middle atmosphere.  While some of those
  19. gases occur naturally, concentrations of destructive chemicals are increasing
  20. due to human activity.  To fully understand the many factors which drive
  21. atmospheric chemical reactions and to predict changes, scientists must have a
  22. comprehensive knowledge of the gases which make up the atmosphere.  In
  23. addition, they must have precise data on the sun's energy output as it
  24. fluctuates from maximum to minimum activity and back again over an 11-year
  25. solar cycle.  Measurements taken by the ATLAS missions, along with those made
  26. by free-flying satellites, will help scientists determine the causes and extent
  27. of damage to the ozone layer over time.
  28.  
  29.     The highly successful ATLAS 1 mission, which flew in March 1992,
  30. established a voluminous baseline of atmospheric data against which to measure
  31. future global change.  ATLAS 2 and subsequent missions will track subtle,
  32. year-to-year variations in solar activity and in atmospheric composition.
  33. ATLAS instruments are precisely calibrated before and after flight, so they
  34. also provide a valuable cross-check for data being gathered on a continuous
  35. basis by similar instruments aboard free-flying satellites.
  36.  
  37.     The ATLAS series is a vital part of "Mission to Planet Earth," NASA's
  38. long-term effort to study the Earth as a global environmental system.  Mission
  39. to Planet Earth will observe and monitor the interaction of large environmental
  40. components (land, oceans/water/ice, atmosphere and biosphere.) Data gathered
  41. will be distributed to global change researchers worldwide, allowing them to
  42. better understand natural changes in the Earth and to differentiate natural
  43. change from human-induced change.  Mission to Planet Earth research is
  44. essential to humans making informed decisions about protecting their
  45. environment.
  46.  
  47.     Scientists from six nations are participating directly in the ATLAS 2
  48. mission, underscoring the worldwide importance of atmospheric and solar
  49. research.  In addition to the United States, investigators represent Belgium,
  50. Germany, France, The Netherlands and Switzerland.
  51.  
  52.  
  53. The ATLAS 2 Instruments
  54.  
  55.     The Space Shuttle Discovery will carry the ATLAS 2 Spacelab into orbit for
  56. eight days of remote sensing experiments.  Six instruments are mounted in the
  57. orbiter's cargo bay on a Spacelab pallet.  The open, U-shaped platform is a
  58. component of the reusable Spacelab equipment provided by the European Space
  59. Agency in 1981 as its contribution to the Space Shuttle program.  The
  60. instruments' power supply, command and data-handling system and temperature
  61. control system are housed in a pressurized container called an igloo (also
  62. standard Spacelab equipment) located in front of the pallet.
  63.  
  64.     The Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet spectrometer, co-manifested with
  65. all ATLAS flights, is housed in two Getaway-Special canisters mounted on the
  66. side of the cargo bay.
  67.  
  68.     These seven instruments form the core ATLAS payload which will fly aboard
  69. ATLAS 2 as well as ATLAS 3, now scheduled for late 1994.
  70.  
  71. * The Millimeter Wave Atmospheric Sounder (MAS) measures water vapor, ozone and
  72.     chlorine monoxide (a key compound in the photochemical cycle which
  73.     contributes to ozone loss), as well as temperature and pressure, in the
  74.     mesosphere and stratosphere.
  75.  
  76. * The Atmospheric Trace Molecule Spectroscospy (ATMOS) experiment identifies
  77.     the distribution by altitude of 30 to 40 different gases in the
  78.     stratosphere.
  79.  
  80. * The Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet (SSBUV) spectrometer measures ozone
  81.     concentrations by comparing solar ultraviolet radiation with that scattered
  82.     back from the Earth's atmosphere.
  83.  
  84. * The Solar Spectrum Measurement (SOLSPEC) instrument studies the distribution
  85.     of solar energy by wavelength, from infrared through ultraviolet.
  86.  
  87. * The Solar Ultraviolet Irradiance Monitor (SUSIM) concentrates on the sun's
  88.     ultraviolet radiation, which undergoes wider variations than other
  89.     wavelengths.
  90.  
  91. * The Active Cavity Radiometer (ACR) and the Solar Constant (SOLCON)
  92.     experiments each make extremely precise, independent measurements of the
  93.     solar constant, or total energy from the sun received by the planet Earth.
  94.  
  95.     The steep, 57-degree inclination of the Shuttle's orbit during ATLAS 2 will
  96. take it over points as far north as Juneau, Alaska; and as far south as Tierra
  97. del Fuego, Argentina; allowing readings to be made over virtually the entire
  98. globe.  On ATLAS 2, the Atmospheric Trace Molecule Spectroscopy experiment,
  99. which made most of its measurements in the Southern Hemisphere during ATLAS 1,
  100. will focus on the Northern Hemisphere. In order for it to view orbital
  101. "sunrises" at high latitudes, a night launch is required for the planned launch
  102. date.
  103.  
  104.  
  105. ATLAS Missions and the Shuttle
  106.  
  107.     The Space Shuttle is the ideal platform for NASA's remote-sensing
  108. atmospheric laboratory.  The flight crew can maneuver the orbiter so the
  109. instruments in the bay point precisely toward the atmosphere, the sun or the
  110. Earth's surface as necessary for scheduled observations.  The Shuttle's
  111. generous payload capacity and power supply allow a diverse assembly of large
  112. instruments to make simultaneous observations.  The Shuttle-borne ATLAS
  113. instruments make more detailed measurements than similar ones now flying aboard
  114. satellites.
  115.  
  116.     Most important, because the Shuttle returns the laboratory to Earth after
  117. each flight, it has the advantage of assured calibration.  ATLAS instruments
  118. are verified to a high level of accuracy prior to launch, and shortly after the
  119. Shuttle lands they are recalibrated to ensure their sensitive measurements were
  120. absolutely correct.
  121.  
  122.     ATLAS missions take a "snapshot" of the atmosphere for about a week at a
  123. time.  However, atmospheric and solar measurements are being made continuously
  124. by instruments aboard free-flying satellites, such as the Upper Atmosphere
  125. Research Satellite, launched in September 1991, and various National Oceanic
  126. and Atmospheric Administration (NOAA) satellites.  Extended exposure to the
  127. harsh environment of space, especially to ultraviolet radiation, can degrade
  128. the accuracy of those instruments.  By comparing data from the ATLAS
  129. instruments to their sister experiments aboard the free-flyers, scientists can
  130. correct for any drift in the satellite instruments and have a high level of
  131. confidence in the accuracy of their measurements.
  132.  
  133.  
  134. Science Operations Plan
  135.  
  136.     The ATLAS 2 science operations plan calls for periods of atmospheric data
  137. gathering interspersed with orbits dedicated to solar observations.
  138.  
  139.     During their designated orbits, the instruments investigating middle
  140. atmospheric phenomena will operate almost continuously.  ATMOS will take solar
  141. radiation absorption readings during each orbital sunrise and sunset. (An
  142. orbital "day," with a sunrise and sunset, occurs approximately every 90 minutes
  143. during flight.) MAS will measure microwave emissions from Earth's limb
  144. throughout each orbit, and SSBUV will make its measurements of backscattered
  145. ultraviolet radiation in the daylight portion of these orbits.  The ATMOS and
  146. MAS instruments will be inactive during solar observation periods.
  147.  
  148.     Solar observations are scheduled early in the flight, on two occasions in
  149. the middle of the mission, and during the last full day of science operations.
  150. At these times, ACRIM and SOLCON will measure total solar irradiance.  SUSIM
  151. and SOLSPEC will make solar spectral measurements, and SSBUV will gather its
  152. data on solar ultraviolet radiation.
  153.  
  154.     The Shuttle orbit has been planned to allow numerous correlative
  155. measurements with the Upper Atmosphere Research Satellite. Similar instruments
  156. aboard the two spacecraft will make independent measurements of the same
  157. regions of the atmosphere at about the same time.  Data gathered during these
  158. opportunities will be compared to check the accuracy of readings by the
  159. satellite instruments.
  160.  
  161.     The ATLAS experiments will gather data from about four hours after launch
  162. until approximately 12 hours before landing.  ATLAS operations will be
  163. suspended temporarily during deployment and retrieval of the Shuttle Pointed
  164. Autonomous Research Tool for Astronomy (SPARTAN) free flyer, since Shuttle
  165. maneuvers required for those activities will prevent proper pointing of the
  166. ATLAS instruments.
  167.  
  168.  
  169. The ATLAS-2 Team
  170.  
  171.     The ATLAS program is sponsored by NASA's Office of Space Science and
  172. Applications and is directed by the Earth Science and Applications Division and
  173. the Flight Systems Division, located in Washington, D.C.
  174.  
  175.     The management and control of each ATLAS mission is the responsibility of
  176. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala. The mission manager
  177. directs a civil service and contractor team effort to match science objectives
  178. with Shuttle-Spacelab resources so each flight is fine-tuned to gather the
  179. maximum amount of science information.  This effort includes preparing a
  180. minute-by-minute schedule, called a timeline, that combines crew activities,
  181. experiment requirements, Spacelab resources and Shuttle maneuvers into an
  182. efficient operating plan.
  183.  
  184.     Principal investigators of the individual experiments form an Investigator
  185. Working Group that meets regularly before the mission to advise the mission
  186. manager's team on science-related issues and payload operations.  The working
  187. group is chaired by the mission scientist, a member of the mission manager's
  188. team.
  189.  
  190.     During the mission, the management and science teams control the ATLAS
  191. instruments around the clock from NASA's Spacelab Mission Operations Control
  192. facility at the Marshall Center. The facility contains banks of computers,
  193. monitors and communication consoles which enable the ground team to monitor the
  194. payload, collect data, send direct commands to the experiments and communicate
  195. with the Shuttle crew.  The science teams meet twice daily as a Science
  196. Operations Planning Group to evaluate science activities, solve problems and
  197. recommend ways to take full advantage of any unplanned opportunities.
  198.  
  199.     The two European solar experiments, SOLCON and SOLSPEC, will be jointly
  200. operated from the NASA control center in Huntsville and from a control center
  201. in Europe during portions of the ATLAS 2 mission.
  202.  
  203.     Every ATLAS flight crew is divided into two teams, each of which works a
  204. 12-hour shift so science operations can continue around the clock.  At least
  205. one member of each team has special training in both Spacelab and experiment
  206. operations and will oversee science activities on the shift.  Most of the ATLAS
  207. instruments operate automatically, commanded by the Spacelab computers or by
  208. the science teams in Huntsville. However, crewmembers can use keyboards to
  209. enter observation sequences if necessary.  Another crewmember on each team is
  210. part of the orbiter crew and is responsible for maneuevering the Shuttle when
  211. an instrument requires precise pointing or must be operated in a specific
  212. attitude.
  213.  
  214.  
  215. Mission Manager:                     Program Manager:
  216.  
  217. Ms. Teresa Vanhooser                 Mr. Earl Montoya
  218.  Marshall Space Flight Center         NASA Headquarters
  219.  
  220. Assistant Mission Manager:           Experiment Program Manager:
  221.  
  222. Mr. Gerald Maxwell                   Mr. George Esenwein
  223.  Marshall Space Flight Center         NASA Headquarters
  224.  
  225. Mission Scientist:                   Program Scientist:
  226.  
  227. Dr. Timothy Miller                   Dr. Jack Kaye
  228.  Marshall Space Flight Center          NASA Headquarters
  229.  
  230. Alternate Mission Scientist:
  231.  
  232. Dr. Steve Smith
  233.  Marshall Space Flight Center
  234.  
  235. Chief Engineer:
  236.  
  237.  Ms. Angie Jackman
  238.   Marshall Space Flight Center
  239.  
  240.  
  241. Atmospheric Science
  242.  
  243.     To understand how the atmosphere evolved to support life on Earth, as well
  244. as how it is maintained and continues to change, we must understand more about
  245. how it works.  Earth's atmosphere, composed mainly of nitrogen and oxygen, with
  246. traces of carbon dioxide, water vapor and other gases, acts as a buffer between
  247. our planet and the sun.  Over the years, human activities and natural
  248. occurances have affected the complex components of the atmosphere, but to what
  249. degree, we do not know yet.  In order to establish a refined point of reference
  250. for future observations in the ATLAS series of missions and add to the data
  251. gathered on previous flights, three ATLAS 2 investigations will map the
  252. characteristics of this protective blanket we call our atmosphere.
  253.  
  254.     Earth's atmosphere is composed of five layers: the troposphere,
  255. stratosphere, mesosphere, thermosphere and exosphere.  These are classified by
  256. temperature, pressure and chemical composition.  The boundaries of these layers
  257. are not exact; they interact and form a chain from Earth's surface to
  258. interplanetary space.  Since they are interconnected, what happens at levels
  259. above the clouds affects life on the ground below.
  260.  
  261.     The troposphere is the dense, well-mixed region adjacent to the ground
  262. which contains essentially all of Earth's weather.  Above it is the
  263. stratosphere, home of the life-protecting ozone layer.  Next is the mesosphere,
  264. the coldest layer of the atmosphere.  Chemical activity in the mesosphere is
  265. much simpler than in the more complicated stratosphere.  By studying the
  266. mesosphere, scientists can improve their understanding of what is happening in
  267. the stratosphere below, including the photochemical reactions that affect ozone
  268. levels.
  269.  
  270.     In contrast to the cold mesosphere under it, the thermosphere's temperature
  271. varies from 932 to 3,362 degrees Fahrenheit (500 to 1850 degrees Celsius)
  272. depending on the sun's activity.  The exosphere extends to the undefined region
  273. where the Earth's atmosphere gradually merges with interplanetary gases.  ATLAS
  274. 2 atmospheric instruments concentrate on the middle atmosphere: the
  275. stratosphere and mesosphere.
  276.  
  277.  
  278. Atmospheric Trace Molecule Spectroscopy (ATMOS)
  279.  
  280. Principal Investigator:  Dr. Michael R. Gunson
  281.                          NASA Jet Propulsion Laboratory
  282.                          Pasadena, California
  283.  
  284.     Changes in the atmosphere have been observed over the years, but the causes
  285. and effects of those changes are not fully understood.  For this reason, the
  286. Atmospheric Trace Molecule Spectroscopy (ATMOS) ethe alterations are man-made,
  287. natural or a combination of both.
  288.  
  289.     As the Shuttle's orbit carries the spacecraft in or out of Earth's shadow
  290. (orbital night), the ATMOS instrument views thethe atmosphere.  The
  291. spectrometer measures changes in the infrared component of sunlight as the
  292. sun's rays pass through this segment of atmosphere, called the Earth's limb.
  293. Because trace gases absorb at very specific infrared wavelengths, the science
  294. team can determine what gases are present, in what concentrations, and at what
  295. altitudes by identifying the wavelengths that are "missing" from their data.
  296.  
  297.     The ATMOS instrument is a single assembly mounted on a pallet in the
  298. Shuttle's cargo bay.  Within the assembly are the sun tracker, detector,
  299. thermal control and electronics subassemblies.  Commanding for this
  300. investigation is controlled by the onboard equipment computer, using what is
  301. known as timeline commands.
  302.  
  303.     During observation periods, precise pointing for ATMOS is controlled by the
  304. sun tracker, capable of tracking its target at two degrees per second.  Two
  305. mirrors lock onto the sun automatically and direct sunlight into the
  306. instrument, where it is collected by a telescope before being split into two
  307. beams that travel different paths.  These two beams are recombined and directed
  308. into a detector, which is cooled to -320 degrees Fahrenheit (-196 degrees
  309. Celsius/77 degrees Kelvin). By changing the distance traveled by one beam with
  310. respect to the other, different wavelengths of light in the beam come back
  311. together.  At this time, the beam will either be "in phase" or "out of phase."
  312. When light at a particular wavelength is in phase, the two beams simply join
  313. together, producing a bright spot.  Wavelengths that are out of phase cancel
  314. each other out, producing a dark region.  This creates a pattern of light and
  315. dark bands called an interferogram.
  316.  
  317.     Using a mathematical procedure, the interferogram is converted into an
  318. absorption spectrum that lets scientists know the intensity of the light at
  319. each of these wavelengths.  The loss of intensity indicates that sunlight was
  320. absorbed by molecules in the atmosphere.  This process helps scientists
  321. identify the molecules which allow solar radiation to pass through the
  322. atmosphere.  Since they know that molecules absorb specific wavelengths of
  323. radiation from the sun, they can then label which molecules are present in the
  324. atmosphere.
  325.  
  326.     Most of the total volume of ATLAS data created during this mission (about
  327. 1,000 billion bits of information) will be from the ATMOS instrument.
  328. Information gathered by ATMOS is returned to Earth using the Shuttle's
  329. high-data-rate recorder (HDRR).  A new flight tape recorder has been added to
  330. the ATMOS package and will be tested during ATLAS 2.  This additional flight
  331. tape recorder has a higher storage capacity and operates at higher speeds than
  332. the HDRR.
  333.  
  334.     During the ATLAS 1 mission, ATMOS measured distributions of a greater
  335. variety of gases in the stratosphere than has any single space-based instrument
  336. to date.  Recent analysis of ATLAS 1 data has revealed an increase in levels of
  337. chlorine and fluorine since the instrument flew on Spacelab 3 in 1985.  Both
  338. gases are products of the breakdown of chlorofluorocarbons and are involved in
  339. chemical reactions which destroy ozone.  The ATLAS 1 instrument also observed a
  340. layer of tiny droplets of sulfuric acid and water in the atmosphere.  This
  341. aerosol layer was produced by the eruption of the Mount Pinatubo volcano in the
  342. Philippines in 1991.  The ATMOS science team is currently studying how
  343. concentrations of ozone and other gases are affected by the presence of this
  344. aerosol layer, which is located between 12 to 17 miles (20 and 28 km) altitude
  345. and coincides with the ozone layer.
  346.  
  347.  
  348. Millimeter-Wave Atmospheric Sounder (MAS)
  349.  
  350. Principal Investigator: Dr. Gerard K. Hartmann
  351.                         Max Planck Institute for Aeronomy
  352.                         Katlenburg-Lindau, Germany
  353.  
  354.     The Millimeter-Wave Atmospheric Sounder (MAS) studies the chemistry of the
  355. ozone in Earth's middle atmosphere.  By measuring the strength of millimeter
  356. waves radiating at the specific frequencies of water vapor, chlorine monoxide
  357. and ozone, MAS provides observations that enable scientists to better
  358. understand the distribution of these gases in the atmosphere.  The main
  359. objective of the MAS is to study the composition of the middle atmosphere in
  360. the height range of 32 to 160 miles (20 to 100 km).
  361.  
  362.     Chlorine monoxide, formed mainly by the breakdown of chlorofluorocarbons
  363. (CFC's) in the middle atmosphere, plays an important part in ozone loss.  This
  364. compound is produced when CFC's are met by ultraviolet radiation in the upper
  365. atmosphere approximately 15 years after their release into the air at the
  366. Earth's surface.  CFC's come from sources such as freon in coolers and air
  367. conditioners, from foam containers and from fire extinguishers.  The harmful
  368. effects of these products were not foreseen when the chemicals were first put
  369. into use.
  370.  
  371.     During the ATLAS missions, MAS scans for increases in chlorine monoxide and
  372. decreases in ozone, in order to shed light on the impact of chloroflurocarbons
  373. on the atmosphere.  Thus, global information about ozone and chlorine monoxide
  374. helps provide answers to the problem of human influences on the ozone layer,
  375. and MAS therefore serves as part of an early warning system to determine how
  376. widespread the destruction of ozone really is.
  377.  
  378.     Evidence suggests that great increases in chlorine monoxide concentrations,
  379. which are very difficult to measure, cause high ozone loss rates during the
  380. Antarctic's spring season and participate in forming the ozone hole.  During
  381. ATLAS 2, MAS will provide important measurements of these chlorine monoxide
  382. quantities in both the Southern and Northern Hemispheres.
  383.  
  384.     The investigation uses an antenna that scans Earth's limb to collect
  385. spectral information at different altitudes.  Millimeter-wave radiation coming
  386. from the atmosphere enters the steerable antenna, which consists of a
  387. three-foot-diameter main reflector and a smaller sub-reflector.  The radiation
  388. is focused into the MAS receiving electronics.  Both temperature and ozone
  389. concentration will be measured in this way.  By gathering temperature data, MAS
  390. can help determine the rates of chemical production and ozone loss in the upper
  391. atmosphere.
  392.  
  393.     During the ATLAS-1 mission, the MAS instrument acquired results that agreed
  394. with theoretical expectations and calculations.  For example, a large
  395. daylight-to-dark ozone variation was observed at heights above 43 miles (70
  396. km), with much greater quantities on the night side of the Shuttle's orbit.
  397. Also, the varied quantities of water vapor measured in the middle atmosphere
  398. are consistent with expected results.
  399.  
  400.     Investigators plan to test a new method of pointing the MAS antenna during
  401. ATLAS 2.  They have also developed a new pointing mode for measuring chlorine
  402. monoxide.  Since chlorine monoxide has a very large daily variation with
  403. extremely small quantities at night, the MAS instrument will automatically use
  404. the improved pointing mode (to measure water vapor and ozone) on the night side
  405. of each orbit.
  406.  
  407.  
  408. Solar Backscatter Ultraviolet Spectrometer (SSBUV)
  409.  
  410. Principal Investigator:  Mr. Ernest Hilsenrath
  411.                          NASA Goddard Space Flight Center
  412.                          Greenbelt, Maryland
  413.  
  414.     The Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet Spectrometer (SSBUV) will help
  415. scientists determine the reliability of ozone information gathered by satellite
  416. instruments, which are in orbit for extended periods of time.  To map the ozone
  417. accurately over the long term, measurements muspaceflight hardware, causing the
  418. calibration of the instrument to drift.  This calibration drift decreases the
  419. reliability of the data collected.  For this reason, it is important to
  420. identify any changes in an instrument's accuracy and distinguish a drift in the
  421. instrument from true ozone trends.
  422.  
  423.     SSBUV flies aboard the Space Shuttle and compares its data observations of
  424. several ozone-measuring instruments on the National O ceanic and Atmospheric
  425. Administrations's NOAA-9 and NOAA-11 satellites and the NIMBUS-7 satellites.
  426. During the ATLAS series of missions, concurrent measurements are also being
  427. taken with the Upper Atmosphere Research Satellite. The same location is mapped
  428. by the Upper Atmosphere Research SaBackscatter Ultraviolet Spectrometer and
  429. other ATLAS instruments within a 60-minute timeframe to verify the accuracy of
  430. the data collected.
  431.  
  432.     The SSBUV measures solar radiation in 12 ultraviolet wavelengths that
  433. scatter back from the atmosphere.  Because ozone absorbs solar radiation in
  434. these 12 wavelengths, the concentration of ozone can be determined when the
  435. amount of ultraviolet radiation backscattered from the atmosphere is compared
  436. to the amount of ultraviolet light from the sun which reaches the Earth.
  437.  
  438.     Variations in the 12 wavelengths of backscattered radiation also indicate
  439. how the ozone is distributed by altitude.  Ozone absorbs shorter wavelengths of
  440. ultraviolet radiation more strongly than it does longer ones.  Shorter
  441. wavelengths of ultraviolet radiation are backscattered from higher altitudes,
  442. while longer wavelengths move deeper into the atmosphere and are scattered from
  443. lower levels.
  444.  
  445.     The SSBUV spectrometer is located in a Get-Away-Special canister, attached
  446. to the side of the Shuttle's cargo bay.  A motorized door assembly, which opens
  447. up to allow the SSBUV to view the Earth and sun, closes to protect the
  448. instrument from contamination when it is not in use.  Data, command and power
  449. systems are housed in an adjacent canister and connected to the spectrometer by
  450. a communications-link cable.
  451.  
  452.     The SSBUV instrument will view the Earth and sun, and be calibrated
  453. periodically throughout ATLAS 2.  During Earth-view operations, the instrument
  454. is pointed toward daylit Earth and measures backscattered radiance.  Several
  455. 30-minute solar viewings and 60-minute calibrations will occur early, midway
  456. and late in the flight.
  457.  
  458.     During SSBUV operation, light enters the instrument and travels through a
  459. system of mirrors and gratings to a photomultiplier.  The photomultiplier
  460. converts sunlight into an 2lectric current, which isthree-range electrometer
  461. amplifier.  The desired wavelength is selected by a grating, which is
  462. controlled by a microprocessor.  The gratings allow the SSBUV instrument to
  463. scan through 12 discrete channels in the ultraviolet range.  The four longest
  464. channels are used to calculate the total amount of ozone in the instrument's
  465. view, while the remaining channels determine how the ozone is distributed by
  466. height between 15.5 and 31 miles (25 and 50 km).
  467.  
  468.     The SSBUV equipment will be activated by the crew aboard the Shuttle
  469. Discovery, then controlled from a payload control center at Johnson Space
  470. Center. SSBUV science team managers, however, will be stationed at the Spacelab
  471. Mission Operations Control center at Marshall in order to participate in
  472. mission science planning.
  473.  
  474.     Improvements have been made to the SSBUV instrument for ATLAS 2 which give
  475. scientists on the ground the ability to control the spectrometer grating drive.
  476. This will provide more flexibility and allow the instrument to observe sulfur
  477. dioxide and nitric oxide as well as ozone.
  478.  
  479.     During seven of the 40 SSBUV Earth-view orbits of ATLAS 1, unique
  480. information was gathered about ozone in the upper atmosphere.  Scientists were
  481. able to study small-scale features of ozone by looking at three ultraviolet
  482. wavelengths, four times in a row (rather than by looking at 12 wavelengths for
  483. a whole ozone profile).  The SSBUV also measured solar ultraviolet radiation
  484. during four orbits.  Data from ATLAS 1 is being analyzed to identify changes in
  485. radiation from the sun as it relates to changes in solar activity measured on
  486. SSBUV's previous Space Shuttle flights in 1989, 1990 and 1991.
  487.  
  488. Solar Science
  489.  
  490.     Four ATLAS instruments study the sun as their primary science objective.
  491. The Solar Constant (SOLCON) experiment and the Active Cavity Radiometer
  492. Irradiance Monitor (ACRIM) measure the total amount of light and energy emitted
  493. by the sun, called the solar constant.  The other two solar instruments, the
  494. Solar Spectrum Measurement (SOLSPEC) experiment and the Solar Ultraviolet
  495. Spectral Irradiance Monitor (SUSIM) measure absolute solar irradiance as a
  496. function of wavelength.
  497.  
  498.     Sunlight provides the energy for many atmospheric processes; yet, the sun's
  499. radiant output fluctuates over an 11-year cycle, from a maximum to a minimum
  500. and back again.  Within this 11-year cycle are the short-term variations of the
  501. 27-day solar rotation period.  Earth's atmosphere is influenced by both cycles,
  502. especially by variations in ultraviolet radiation.  By gathering nearly
  503. simultaneous data on the sun and the atmosphere, scientists hope to identify
  504. and quantify the connections between variations in solar energy and changes in
  505. the atmosphere.
  506.  
  507.     The sun's energy arrives at the top of Earth's atmosphere in the form of
  508. gamma rays, X-rays, ultraviolet radiation, visible light (where the energy is
  509. most intense), infrared radiation, microwaves anwas named the "solar constant."
  510. As more sophisticated and sensitive equipment measured the solar constant with
  511. greater precisi, it became apparent that the term was a misnomer: solar energy
  512. does indeed fluctuate.  Scientists theorize that systematic changes of only 0.5
  513. percent per century could explain the entire range of past climates from
  514. tropical to ice age conditions.  Therefore, the ATLAS solar instruments were
  515. designed to measure this "constant" to a long-term accuracy of plus or minus
  516. 0.1 percent or better.  Continuous, more accurate measurements of the solar
  517. constant will allow future generations to identify solar and climatic trends
  518. over the centuries.
  519.  
  520.     The absolute value of the solar irradiance is one of the critical factors
  521. that determines Earth's absorption and reflection of radiation, or the energy
  522. balance that governs the circulation of the atmosphere.  More accurate
  523. measurements of the value of the solar irradiance are needed and can be made
  524. only from above the most dense layers of Earth's atmosphere.  Instruments can
  525. be flown on the Space Shuttle, brought down, calibrated in a laboratory, and
  526. then flown again, whereas satellite-mounted instruments can easily degrade in
  527. orbit without scientists knowing the precise extent of the change.
  528.  
  529.  
  530. The Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor (ACRIM)
  531.  
  532. Principal Investigator: Dr. Richard C. Willson
  533.                         NASA Jet Propulsion Laboratory
  534.                         Pasadena, Calif.
  535.  
  536.     As part of a long-term program to study the physical behavior of the sun
  537. and its effect on Earth's climate, NASA is putting together a highly precise
  538. collection of information from solar irradiance observations of several Active
  539. Cavity Radiometer Irradiance Monitor (ACRIM) instruments aboard satellites,
  540. rockets and Space Shuttle missions, one of which will fly on ATLAS 2.  The
  541. primary objective is to determine the degree and direction of possible
  542. variations in the sun's total output of optical energy (X-ray to microwave
  543. frequencies) by measuring the total solar optical irradiance outside Earth's
  544. atmosphere.  The ACRIM measures the total solar irradiance from ultraviolet
  545. through infrared wavelengths to within 0.1 percent accuracy.
  546.  
  547.     The main role of the ATLAS ACRIM observations will be in support of
  548. extended solar irradiance experiments on free-flying satellites.  Periodic
  549. reflights of the ATLAS ACRIM are essential to ensure the long-term accuracy and
  550. precision of the data gathered by these instruments.
  551.  
  552.     An ACRIM instrument flew on Spacelab 1 in 1983, aboard the Solar Maximum
  553. Mission Satellite from 1980 to 1989 and the Upper Atmosphere Research Satellite
  554. since 1991, and on ATLAS 1 in 1992.  Results from the latter mission are still
  555. being analyzed.
  556.  
  557.     Data from the ATLAS 2 ACRIM experiment will be compared to those made at
  558. the same time by the Measurement of Solar Constant (SOLCON) investigation.
  559. Through successive comparisons, the accuracy of the satellite measurements can
  560. be maintained.  These instruments will help establish the total solar radiation
  561. scale for the International System of Units. By comparing measurements of the
  562. solar constant made during later ATLAS missions, The ACRIM contains four
  563. cylindrical bays.  Three of the bays house independent heat sensors, called
  564. pyrheliometers, which are independently shuttered, self-calibrating and
  565. automatically controlled.  Each sensor consists of two cavities.  The power
  566. required to maintain constant temperature differences between the two cavities
  567. is used to determine the total solar flux in absolute units.  One cavity is
  568. maintained at a constant reference temperature, while the other is heated 1.6
  569. degrees Fahrenheit higher than the reference cavity and is regularly exposed to
  570. the sun.  When the shutter covering the second cavity is open, sunlight enters,
  571. creating an even greater difference in cavity temperatures.  The power supplied
  572. to the second cavity by the ACRIM electronics decreases automatically to
  573. maintain the temperature difference between the two cavities.  This decrease in
  574. the amount of electricity is proportional to the solar irradiance entering the
  575. cavity.  The fourth bay holds a sensor that measures the relaMeasurement of the
  576. Solar Constant (SOLCON)
  577.  
  578. Principal Investigator: D. Crommelynck
  579.                         Belgian Royal Institute of Meteorology
  580.                         Brussels, Belgium
  581.  
  582.     The purpose of the Measurement of the Solar Constant (SOLCON) instrument is
  583. to measure the absolute value of the total solar irradiance with improved
  584. accuracy and to detect and measure long-term variati SOLCON is a
  585. high-resolution, self-calibrating radiometer with a digital
  586. processing/converter unit.  Two openings admit sunlight into two cavities,
  587. which are painted black.  Each cavity has an independently controlled shutter
  588. at the front to block sunlight and a thermopile, or device to measure the heat
  589. generated electrically as well as by absorbed sunlight.
  590.  
  591.     The radiometer system will be checked for accuracy at the beginning and end
  592. of each measurement sequence.  During the checkout, the shutters of both
  593. cavities are closed, and one cavity is heated (using a reference power source).
  594. A device then adjusts the power applied to the other cavity until the heat flux
  595. balance is restored.  The roles of the channels are then reversed, and the same
  596. procedure is repeated.  The measurement of the electrical power applied to each
  597. cavity gives a value for the precision of the orbital sunrise or orbital
  598. sunset.  The digital processing subsystem automatically controls the
  599. radiometer's mode and collects and digitizes the radiometer and photometer
  600. data.  The only part of the experiment that is not automatic is the pointing
  601. operation, which requires that the investigators analyze values obtained from a
  602. sun sensor and, if necessary, request minor changes in the orbiter's attitude
  603. that will correctly position the experiment to point directly at the sun.
  604.  
  605.     Actual measurements of solar irradiance are made by pointing the radiometer
  606. to the sun's center and opening the shutter ocavity remains closed.  The closed
  607. cavity is heated electrically until its heat flow to the heat sink matches the
  608. heat flow of the open cavity.  The energy this requires is in relation to the
  609. incoming sunlithe power applied with the shutter opened and closed is a measure
  610. of the solar radiation flux.  A different mode of operation is to supply
  611. constant electrical power to the closed cavity and to reestablish the balance
  612. of heat flow by heating the open cavity.
  613.  
  614.     During the mission, the experiment will be repeated several times, using
  615. the same cavity each time as the experimental one.  For other sequences, the
  616. roles of the cavities will be reversed.  This allows investigators to compare
  617. the two cavities and provides the basis for detecting and compensating for any
  618. degradation of the black paint that may have occurred as it was repeatedly
  619. exposed to the sun.
  620.  
  621.     SOLCON was part of the payloads on Spacelab 1 in 1983 and ATLAS 1 in 1992
  622. and a copy is currently flying on the European es, preliminary results from
  623. ATLAS 1 indicate the number of solar spots on the rotating solar disc seem to
  624. influence the fluctuation of the values of solar irradiance.  When analysis of
  625. the 23 orbits of daytime solar observations during ATLAS 1 is complete, these
  626. data will be compared to those obtained by instruments on the Nimbus-7 and
  627. Earth Radiation Budget Satellites, as well as to those gathered by the Active
  628. Cavity Radiometer Irradiance Monitor on ATLAS 1 and on the Upper Atmosphere
  629. Research Satellite. The electrical measurements ofprecise enough to allow an
  630. improved estimate of the sun's total energy output.
  631.  
  632.  
  633. Solar Spectrum Measurement from 180 to 3,200 Nanometers (SOLSPEC)
  634.  
  635. Principal Investigator:  Dr. Gerard O. Thuillier
  636.                          Aeronomy Service of the National 
  637.                          Center for Scientific Research
  638.                          Verrieres-le-Buisson, France
  639.  
  640.     The Solar Spectrum Measurement (SOLSPEC) experiment measures ultraviolet,
  641. visible and infrared radiation from the sun to determine how solar energy is
  642. distributed from 180 to 3,200 nanometer (ultaviolet through infrared)
  643. wavelengths.  Although most solar energy is contained in the visible and
  644. infrared light that reaches the Earth's surface, the energy present in
  645. ultraviolet and shorter wavelengths can vary significantly during an 11-year
  646. solar cycle.  This variation can change the amount of energy, driving changes
  647. in the middle and upper atmospheres.  Using data gathered by the SOLSPEC
  648. instrument, scientists will be better able to understand observed atmospheric
  649. changes.
  650.  
  651.     The SOLSPEC instrument has an onboard calibration device and three double
  652. spectrometers that record solar radiation.  It consists of four calibration
  653. lamps (two deuterium and two tungsten ribbon lamps) to assure accuracy during
  654. flight.  The light of these calibration lamps follows the same optical path as
  655. the sun's light.  During normal operations, SOLSPEC will alternately observe
  656. the sun and its calibration lamps at 15-minute inthe Spacelab Mission
  657. Operations Control center in Huntsville, Ala., during the first calibration.
  658. Later calibrations and observations are controlled through the onboard
  659. equipment computer.
  660.  
  661.     SOLSPEC is not new to the Spacelab environment.  It flew on Spacelab 1 in
  662. 1983 and was part of the ATLAS 1 payload in March of 1992.  During the added
  663. ninth day in space for ATLAS 1, SOLSPEC was able to make observations of the
  664. light backscattered by the ozone layer.  The preliminary analysis of SOLSPEC
  665. data indicates that the values for ultraviolet, visible and infrared light are
  666. close to the expected values, which will be helpful in validating scientists'
  667. models showing the interaction of sunlight with the atmosphere.  These
  668. measurements are being compared to those taken by the Shuttle Solar Backscatter
  669. Ultraviolet instrument and the Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor.
  670. The total irradiance measured will be compared with that measured by Solar
  671. Constant experiment and the Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor.
  672.  
  673.  
  674. Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor (SUSIM)
  675.  
  676. Principal Investigator:  Dr. Guenter Brueckner
  677.                          Naval Research Laboratory
  678.                          Washington, D.C.
  679.  
  680.     Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor (SUSIM) has two purposes.
  681. SUSIM measures the fluctuation of the sun's ultraviolet radiation, allowing
  682. researchers to understand more about variations inaccuracy of the measuring
  683. instrument.  Unless the extent of degradation is known, it is impossible to
  684. distinguish real changes in solar radiation from the loss of accuracy in the
  685. instrument.
  686.  
  687.     During an 11-year solar cycle, changes in ultraviolet radiation bring about
  688. changes in atmospheric conditions, such as the amount of ozone in the
  689. stratosphere.  SUSIM operates during the Shuttle's solar-pointing periods to
  690. establish a new and more accurate base of solar ultraviolet irradiance (that
  691. portion of ultraviolet energy that reaches the top of Earth's atmosphere) data
  692. over a wide range of wavelengths.
  693.  
  694.     Essential spectrometers with two sets of optics and an in-flight
  695. calibration deuterium lamp.  Only one of the two spectrometers operates at a
  696. time and is designated as the primary unit, taking solar spectral measurements.
  697. The second spectrometer gathers data from the same deuterium lamp used to
  698. calibrate the primary unit.  As the second spectrometer is not to track any
  699. degradation in the first spectrometer.  An advantage of having the SUSIM
  700. instrument fly aboard the Space Shuttle is that it can be calibrated preflight
  701. and postflight.
  702.  
  703.     During ATLAS 1, SUSIM collected over 100 solar ultraviolet radiation
  704. measurements, and its data is being used to recalibrate a similar SUSIM
  705. instrument on the free-flying Upper Atmosphere Research Satellite.
  706.  
  707.     Crew members aboard the Space Shuttle Discovery will activate, verify
  708. alignment and deactivate SUSIM. All other commanding will be done from the
  709. Spacelab Mission Operations Control center at Marshall Space Flight Center.
  710.  
  711.  
  712. ATLAS-2 Investigations
  713.  
  714. Spectral Ivestigation             
  715.     Range       Selected Objectives            Principal Investigator
  716.  
  717. Atmospheric Science:
  718.  
  719. OS  Infrared    Water vapor, ozone, methane,    M. Gunson, NASA Jet Propulsion
  720.                 chlorine and nitrogen            Laboratory, United States
  721.                 compounds, chlorofluorocarbons,
  722.                 others
  723.  
  724.     Microwave   Temperature, pressure, ozone,   G. Hartmann, Max Plank 
  725.                 chlorine monoxide, water vapor  Institute for Aeronomy, Germany
  726.  
  727. UV  Near        Ozone                           E. Hilsenrath, NASA Goddard
  728.                                                 Space Ultraviolet Flight
  729.                                                 Center, United States
  730.  
  731.  
  732. Solar Science:
  733.  
  734. IM       Total Energy  Solar constant           R. Willson, NASA Jet Propulsion
  735.                                                 Laboratory, United States
  736.  
  737. CON      Total Energy  Solar constant           D. Crommelynck, Belgian Royal
  738.                                                 Institute for Meteorology, Belgium
  739.  
  740. SPEC     Infrared to   Solar spectrum           G. Thuillier, Aeronomy Service for
  741.          Ultraviolet                            the National Center for Scientific
  742.                                                 Research, France
  743.  
  744. IM       Ultraviolet   Solar spectrum           G. Brueckner, Naval Research
  745.                                                 Laboratory, United States
  746.  
  747.  
  748.  
  749.  
  750.  
  751.  
  752.