“Acest lucru ne va ajuta cu adevărat să înțelegem cum să prezicem vremea spațială în magnetosferă.”
Ilustrația acestui artist al magnetosferei Pământului arată vântul solar (stânga) care curge de la soare, iar cea mai mare parte a acestuia fiind blocată de câmpul magnetic al Pământului. Liniile de câmp magnetic văzute aici se pliază spre suprafața Pământului la poli, creând cuspe polare. Credit: Centrul de zbor spațial NASA/GODDARD
Doi sateliți NASA s -au aruncat miercuri pe orbită din California la bordul unei rachete Spacex Falcon 9, începând cu o misiune de 170 de milioane de dolari pentru a studia un fenomen al fizicii spațiale care a eludat cercetătorii încă din zorii epocii spațiale.
Nava spațială gemene fac parte din misiunea Tracers finanțată de NASA, care va petrece cel puțin un an măsurând condițiile plasmatice în regiunile înguste ale câmpului magnetic al Pământului cunoscut sub numele de cuspe polare. După cum sugerează și numele, aceste regiuni sunt localizate peste stâlpi. Ei joacă un rol important, dar slab înțeles în crearea de aurore colorate, deoarece plasma care curge din soare interacționează cu câmpul magnetic din jurul Pământului.
Același proces conduce furtunile geomagnetice capabile să perturbe navigația GPS, comunicațiile radio, rețelele electrice și operațiunile prin satelit. Aceste izbucniri sunt de obicei declanșate de flăcări solare sau ejecții de masă coronală care trimit bloburi de plasmă în sistemul solar. Dacă unul dintre aceste fluxuri se adresează Pământului, suntem tratați cu aurore, dar vulnerabili la efectele nocive ale furtunii.
De exemplu, o furtună geomagnetică extremă a degradat anul trecut semnalele de navigație GPS, rezultând în Peste 500 de milioane de dolari în pierderi economice în sectorul agricol, în timp ce fermele au suspendat temporar plantarea de primăvară. În 2022, o perioadă de activitate solară ridicată a contribuit la Pierderea a 40 de sateliți SpaceX Starlink.
„Înțelegerea soarelui nostru și a vremii spațiale pe care o produce este mai importantă pentru noi aici pe Pământ, cred, decât cei mai mulți”, a spus Joe Westlake, directorul Diviziei Heliofizice a NASA.
Cei doi sateliți ai NASA, s -au lansat miercuri la bordul unei rachete Spacex Falcon 9 de la Vandenberg Space Force Base, California. Credit: SpaceX
Lansarea Tracers a fost întârziată la 24 de ore după ce o întrerupere regională de energie electrică a perturbat controlul traficului aerian asupra Oceanului Pacific, lângă locul de lansare Falcon 9 de pe Coasta Centrală din California, potrivit Administrației Federale a Aviației. SpaceX a oprit numărătoarea inversă marți cu mai puțin de un minut înainte de ridicare, apoi a reprogramat zborul pentru miercuri.
Tracers, scurt pentru reconectarea în tandem și sateliții de recunoaștere a electrodinamicii cu cusp, vor studia un proces cunoscut sub numele de reconectare magnetică. Pe măsură ce particulele din vânt solar se îndreaptă în sistemul solar de până la 1 milion de mph, ele aduc bucăți din câmpul magnetic al soarelui. Când vântul solar ajunge în cartierul nostru, acesta începe să interacționeze cu câmpul magnetic al Pământului.
Coliziunea cu energie mare rupe și reconectează liniile de câmp magnetic, aruncând particulele de vânt solar pe magnetosfera Pământului la viteze care pot aborda viteza luminii. Câmpul Pământului atrage unele dintre aceste particule în cuspurile polare, spre atmosfera superioară. Aceasta este ceea ce creează spectacole de lumină aurorală orbitoare și furtuni geomagnetice potențial dăunătoare.
Deasupra capului nostru
Dar oamenii de știință încă nu sunt siguri cum funcționează totul, în ciuda faptului că se întâmplă chiar peste capul nostru, la îndemâna nenumăratelor sateliți pe orbita Pământului scăzut. Dar o singură navă spațială nu va face treaba. Oamenii de știință au nevoie de cel puțin două nave spațiale, fiecare poziționată pe orbitele polare personalizate și a instrumentat special pentru a măsura câmpurile magnetice, câmpurile electrice, electronii și ionii.
Acest lucru se datorează faptului că reconectarea magnetică este un proces dinamic, iar un singur satelit ar oferi doar o imagine de condiții peste cuspele polare la fiecare 90 de minute. În momentul în care satelitul se va întoarce pe o altă orbită, condițiile s -ar fi schimbat, dar oamenii de știință nu ar ști cum sau de ce, potrivit lui David Miles, investigatorul principal al misiunii Tracers de la Universitatea din Iowa.
“Nu poți spune, asta pentru că sistemul în sine se schimbă?” Spuse Miles. “Asta pentru că această reconectare magnetică, procesul de cuplare, se deplasează? Se pornește și se oprește și, dacă se pornește și se oprește, cât de repede o poate face? Acestea sunt lucruri fundamentale pe care trebuie să le înțelegem … cum vântul solar care sosește pe pământ sau nu transferă energie către sistemul Pământului, care are acest efect în aval al vremii spațiale.”
Acesta este motivul pentru care este importantă partea tandem a numelui trasatorilor. Noua parte a acestei misiuni este că prezintă două nave spațiale identice, fiecare despre dimensiunea unei mașini de spălat care zboară la o altitudine de 367 de mile (590 kilometri). Pe parcursul următoarelor câteva săptămâni, sateliții Tracers se vor decurge într -o formație cu unul care se ocupă de celălalt cu aproximativ două minute, în timp ce se încadrează în întreaga lume la aproape cinci mile pe secundă. Această poziționare va permite sateliților să probeze cuspele polare una imediat după cealaltă, în loc să -i forțeze pe oamenii de știință să aștepte încă 90 de minute pentru o actualizare a datelor.
Cu trasori, oamenii de știință speră să aleagă schimbări mai mici și cu mișcare rapidă cu fiecare trecere prin satelit. În decurs de un an, trasorii ar trebui să colecteze 3.000 de măsurători de reconectare magnetică, o dimensiune a eșantionului suficient de mare pentru a începe să identifice de ce unele evenimente meteorologice spațiale evoluează diferit decât altele.
„Nu numai că va obține o imagine globală a reconectării în magnetosferă, dar va putea, de asemenea, să studieze statistic modul în care reconectarea depinde de starea vântului solar”, a declarat John Dorelli, omul de știință al misiunii Tracers la NASA Goddard Space Center Center. “Acest lucru ne va ajuta cu adevărat să înțelegem cum să prezicem vremea spațială în magnetosferă.”
Unul dintre cei doi sateliți Tracers suferă preparate de lansare la Millennium Space Systems, producătorul navei spațiale. Credit: Sisteme spațiale Millennium
„Dacă putem înțelege aceste diferite situații diferite, fie că se întâmplă brusc dacă aveți un anumit fel de eveniment, sau se întâmplă în multe locuri diferite, atunci avem un mod mai bun de a modela asta și de a spune:„ Ah, iată probabilitatea de a vedea un anumit tip de efect care ar afecta oamenii ”, a spus Craig Kletzing, investigatorul principal care a condus echipa de știință a tracerilor până la moartea sa în 2023.
Există cunoștințe mai largi care trebuie obținute cu o misiune precum tractorii. Reconectarea magnetică este omniprezentă în întregul univers, iar aceleași procese fizice produc flăcări solare și ejecții de masă coronală de la Soare.
Autonomia pentru a orbita
Câțiva alți sateliți au împărtășit miercuri călătoria în spațiu cu Tracers.
Aceste sarcini utile secundare au inclus o misiune sponsorizată de NASA, numită Pext, un mic satelit de demonstrație tehnologică care poartă un pachet de comunicații experimentale capabil să se conecteze cu trei rețele diferite: urmărirea guvernului NASA și sateliții de releu de date (TDR) și rețelele de satelit comerciale deținute de SES și Viasat.
Ceea ce este unic în ceea ce privește terminalul experimental polingual, sau PEXT, este capacitatea sa de a se plimba pe mai multe rețele de releu prin satelit. Stația spațială internațională și alți sateliți de pe orbita cu pământ scăzut se conectează în prezent la controlerele de pe sol prin sateliții TDRS NASA. Dar NASA își va retrage sateliții TDRS în anii 2030 și va începe să achiziționeze servicii de releu de date folosind rețele de satelit comercial.
Agenția Spațială se așteaptă să aibă mai mulți furnizori de relee de date, astfel încât radiourile pentru viitorii sateliți NASA trebuie să fie suficient de flexibile pentru a comuta între rețelele de la mijlocul misiunii. Pext este un Pathfinder pentru aceste viitoare misiuni.
O altă demo tehnologie finanțată de NASA, numită Athena Epic, a fost, de asemenea, la bordul rachetei Falcon 9. Condusă de Langley Research Center de la NASA, această misiune folosește o platformă de satelit scalabilă dezvoltată de o companie numită Novawurks, folosind blocuri de construcții pentru a strânge tot ceea ce trebuie să funcționeze o navă spațială în spațiu.
Athena Epic găzduiește un singur instrument științific pentru a măsura cât de multă energie radiază în spațiu, un punct de date important pentru cercetarea climatică. Dar obiectivul real al misiunii este de a arăta cum un design adaptabil prin satelit, cum ar fi acesta folosind abordarea blocului de construcții Novawurks, ar putea fi utilă pentru viitoarele misiuni NASA.
O mână de alte sarcini utile au rotunjit lista de sarcini utile pentru lansarea de miercuri. Aceștia au inclus Real, un proiect Cubesoat finanțat de NASA pentru a investiga centurile de radiație Van Allen și vremea spațială, și Lide, un satelit experimental de comunicații 5G susținut de Agenția Spațială Europeană. Cinci nave spațiale comerciale din Compania australiană Skykraft De asemenea, lansat pentru a se alătura unei constelații de sateliți mici pentru a oferi comunicații de urmărire și voce între controlerele de trafic aerian și aeronavele pe părți îndepărtate ale lumii.
Stephen Clark este un reporter spațial la ARS Technica, care acoperă companii spațiale private și agențiile spațiale din lume. Ștefan scrie despre nexusul tehnologiei, științei, politicii și afacerilor de pe planetă și în afara planetei.
