Das NASA-Team verfolgt Blobs und Bubbles mit der neuen PetitSat-Mission

Suspense: The X-Ray Camera / Subway / Dream Song (March 2019).

Anonim

Herauszufinden, wie Plasmablasen und Blobs sich gegenseitig beeinflussen, und letztlich die Übertragung von Kommunikations-, GPS- und Radarsignalen in der Ionosphäre der Erde wird Aufgabe einer kürzlich ausgewählten CubeSat-Mission sein.

Ein Team von NASA-Wissenschaftlern und Ingenieuren unter der Leitung von Jeffrey Klenzing und Sarah Jones, Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, hat kürzlich die NASA-Finanzierung für den Bau der Plasma-Verbesserungen im Ionosphere-Thermosphere-Satelliten erhalten. Die Mission, auch bekannt als petitSat, ist ein Vorläufer einer möglichen Mission der Explorer-Klasse und nutzt mehrere F & E-gestützte Technologien, einschließlich des Satelliten-Busses.

Wenn die Mission von der Internationalen Raumstation im Jahr 2021 startet, wird sie die Dichteunregelmäßigkeiten in der Ionosphäre mittlerer und niedriger Breiten untersuchen, die einen winzigen Bruchteil der Atmosphäre einnimmt und im Grunde eine ionisierte Schicht ist, die etwa 50 bis 250 Meilen oberhalb der Thermosphäre existiert Erdoberfläche.

Die Ionosphäre ist ein Plasma, ein ionisiertes Gas, das aus positiven Ionen und freien Elektronen besteht. Es ist wichtig, die Funkkommunikation über große Entfernungen zu führen, da sie Radiowellen zurück zur Erde reflektiert. Folglich stören Störungen in der Dichte des Plasmas mit GPS- und Radarsignalen.

Diese Störungen oder Unregelmäßigkeiten treten in Form ionosphärischer Depletionen oder Blasen auf, Strukturen, die weniger Elektronen enthalten, und Verstärkungen oder Blobs, die eine größere Anzahl von Elektronen enthalten. "All diese Unregelmäßigkeiten können die Übertragung von Radiowellen verfälschen", sagte Klenzing, der Missionsleiter.

Blobs and Bubbles: Eine andere Geschichte

Frühere Studien der Blobs zeigen, dass sie das direkte Ergebnis von Blasen in der Nähe des geomagnetischen Äquators sein können, sagte Klenzing. Andere Beobachtungen erzählen jedoch eine andere Geschichte. Die Blobs können in Bereichen beobachtet werden, in denen sich Blasen nicht ausdehnen und sich bilden können, wenn keine Blasen vorhanden sind.

Sie weisen darauf hin, dass mehrere Mechanismen im Spiel sind, einschließlich schnell wandernder Wellen aus der Thermosphäre, einer warmen neutralen Atmosphärenschicht, in der sich die Ionosphäre größtenteils befindet. Tatsächlich erzeugen diese wellenartigen thermosphärischen Strukturen Wellen in der Ionosphäre durch ionenneutrales Ziehen - ein Phänomen, das als Ionosphärische Störungen auf mittlerer Ebene (MSTIDs) bezeichnet wird. Die resultierenden MSTIDs erzeugen elektrische Felder, die Energie von der Sommerhemisphäre zur Winterhalbkugel transportieren können. Es wird angenommen, dass die beobachteten Plasmablöcke die Folge dieser elektrischen Felder sind.

"Unsere Mission wird die Verbindung zwischen diesen beiden Phänomenen untersuchen - erhöhte Plasmadichte-Messungen oder Blobs und die Wellenbewegung in der Thermosphäre", sagte Klenzing.

Um das herauszufinden, wird das Team zwei Instrumente fliegen: eine Version des von Goddard entwickelten Ionen-Neutralen Massenspektrometers, oder INMS - das kleinste Massenspektrometer der Welt, das auf ExoCube geflogen ist, eine CubeSat-Mission, die von der National Science Foundation gesponsert wird - und die Gridded Retarding Ion Drift Sensor, oder GRIDS, von der Utah State University und der Virginia Tech.

Das Massenspektrometer wird die Dichten einer Vielzahl von Partikeln in den oberen Bereichen der Erdatmosphäre messen und beobachten, wie sich diese Dichten als Reaktion auf tägliche und saisonale Zyklen ändern. Das von der Universität zur Verfügung gestellte Instrument wird unterdessen die Verteilung, Bewegung und Geschwindigkeit von Ionen messen.

Delelling-basierte Mission

Das Team wird seine Instrumente auf einem Delling-basierten Raumfahrzeug integrieren. Ein Team von Goddard-Ingenieuren hat diesen 6U-CubeSat speziell entwickelt, um zu zeigen, dass dieses winzige Schiff auch bei überzeugender Wissenschaft zuverlässig und kosteneffizient sein kann. Delling, das auch die INMS, Magnetometer und andere Technologien trägt, wird voraussichtlich im August auf den Markt kommen.

Im Gegensatz zu Delell, dessen Solarzellen an der Seite des Raumfahrzeugs angebracht sind, wird petitSat verfahrbare Solar-Arrays fliegen - eine Verbesserung, die es Missionsbetreibern ermöglicht, die Arrays leichter auf die Sonne zu richten, um Batterien aufzuladen. Es wird auch einen fortgeschritteneren Sternen-Tracker tragen, sagte Jones, der INMS-Principal Investigator.

Wenn PetitSat 245 Kilometer über der Erde stationiert ist - im Einklang mit der Umlaufbahn der Internationalen Raumstation -, werden die resultierenden Daten mit denen anderer Boden- und Weltraumressourcen verglichen, so Klenzing. "Durch vergleichende Analysen werden wir unsere Schlüsselfragen in der Wissenschaft klären: Was ist der Zusammenhang zwischen Plasma-Verbesserungen und MSTIDs? Wir haben Kleinigkeiten studiert, aber wir hatten nie eine vollständige Ergänzung der Instrumente."

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