Sondy NASA będą badać potencjalnie niebezpieczną „pogodę kosmiczną”

W środę firma SpaceX wystrzeliła dla NASA dwa satelity, które zbadają, w jaki sposób naładowany elektrycznie wiatr słoneczny oddziałuje z polem magnetycznym Ziemi, powodując stale zmieniającą się i czasami niebezpieczną „pogodę kosmiczną” wpływającą na satelity, sieci elektroenergetyczne i inne ważne systemy.

Identyczne satelity TRACERS będą działać w magnetosferze, „obszarze wokół Ziemi zdominowanym przez pole magnetyczne planety, który chroni nas przed promieniowaniem gwiazdowym i tak naprawdę przed wszystkim, co dzieje się w kosmosie” – powiedział Joseph Westlake, dyrektor działu fizyki słonecznej NASA.

„To, czego dowiemy się dzięki projektowi TRACERS, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, a w konsekwencji także dla przewidywania, w jaki sposób energia słoneczna oddziałuje na Ziemię, przestrzeń kosmiczną i zasoby naziemne, czy to będą sygnały GPS lub komunikacyjne, sieci energetyczne, zasoby kosmiczne, czy nasi astronauci pracujący w kosmosie.

„Pomoże nam to zachować nasz sposób życia tutaj, na Ziemi”.

Oprócz satelitów TRACERS na rakiecie Falcon 9 firmy SpaceX w przestrzeń kosmiczną poleciało pięć innych małych satelitów, w tym jeden, który będzie korzystał z nowego „wielojęzycznego” terminala, umożliwiającego komunikację z wieloma innymi satelitami i sondami kosmicznymi za pomocą różnych protokołów.

Inne będzie zbierać dane dotyczące tego, ile energii słonecznej Ziemia pochłania i ponownie emituje w przestrzeń kosmiczną (dane znane jako „budżet radiacyjny”), a kolejne skupi się na tym, w jaki sposób wysokoenergetyczne „zabójcze elektrony” są wybijane z pasów radiacyjnych Van Allena i opadają do atmosfery.

Na pokładzie znajdowały się także dwa inne małe satelity, w tym eksperymentalny „cubesat”, który będzie testował szybką technologię komunikacji 5G w kosmosie, oraz kolejny, zbudowany przez australijską firmę, przenoszący pięć małych satelitów w celu testowania technologii zarządzania ruchem lotniczym w przestrzeni kosmicznej, która mogłaby umożliwić śledzenie samolotów i komunikację w dowolnym miejscu na świecie.

Misja rozpoczęła się o godzinie 14:13 czasu wschodniego (EDT), kiedy rakieta SpaceX Falcon 9 z rykiem wystartowała z kompleksu startowego 4E w bazie sił kosmicznych Vandenberg na wybrzeżu Kalifornii. Start nastąpił z jednodniowym opóźnieniem z powodu awarii zasilania, która we wtorek zakłóciła łączność lotniczą nad Oceanem Spokojnym w pobliżu Vandenberg.

Za drugim razem odliczanie płynnie dobiegło końca, a po wyniesieniu górnego stopnia i ładunków z dolnej atmosfery, pierwszy stopień odłączył się, zmienił kurs i poleciał z powrotem do miejsca lądowania w pobliżu platformy startowej.

Kilka sekund później silnik górnego stopnia wyłączył się, aby umieścić pojazd na zaplanowanej orbicie wstępnej. Dwa satelity stanowiące główny ładunek TRACERS zostały rozmieszczone około półtorej godziny po starcie.

Dwa pozostałe małe satelity miały zostać wypuszczone wcześniej, na nieco innej orbicie, a reszta podążyła za sygnałem TRACERS kilka minut później.

TRACERS to akronim od Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites (Tandem Reconnection i Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites). Bliźniacze sondy, zbudowane przez Boeinga, będą latać w tandemie po tej samej orbicie, w odstępie od 10 sekund do dwóch minut, pomagając naukowcom precyzyjnie mierzyć szybkie zmiany, wskazujące na to, jak wiatr słoneczny „sprzęga się” z ziemskim polem magnetycznym.

„Słońce jest więc płonącą, ognistą kulą plazmy, która w trakcie spalania wyrzuca gazy, które nazywamy wiatrem słonecznym. Jest to plazma, która nieustannie przemieszcza się od Słońca w kierunku Ziemi” – powiedział David Miles, główny badacz z University of Iowa.

„Czasami pole magnetyczne Ziemi zasadniczo ją odpycha, tak jak skała w strumieniu jest otoczona wodą. Ale innym razem te dwa układy łączą się i wtłaczają masę, energię i pęd do układu Ziemi”.

To sprzężenie powoduje spektakularne pokazy zorzy polarnej , „ale powoduje również pewne negatywne zjawiska, które chcemy... zrozumieć i złagodzić, jak np. nieplanowane prądy elektryczne w naszych sieciach elektroenergetycznych, które mogą potencjalnie powodować przyspieszone starzenie się rurociągów elektrycznych, zakłócenia w działaniu GPS i tym podobne”.

„Staramy się więc zrozumieć, w jaki sposób sprzężenie między tymi systemami zmienia się w przestrzeni i czasie” – powiedział Miles.

Cele pozostałych satelitów wystrzelonych w środę obejmują zarówno badania podstawowe, jak i rozwój technologii. Wielojęzyczny Terminal Eksperymentalny (PExT) będzie testował sprzęt zdolny do wysyłania i odbierania danych z wielu satelitów rządowych i komercyjnych, wykorzystując wiele protokołów komunikacyjnych.

Celem jest usprawnienie komunikacji pomiędzy szeroką gamą satelitów i sond kosmicznych, co pozwoli na zwiększenie efektywności i obniżenie kosztów.

Inny satelita, znany jako Athena-EPIC, będzie kontynuował pomiary bilansu radiacyjnego Ziemi, czyli równowagi między energią słoneczną docierającą do ziemskiego środowiska a energią wypromieniowywaną w przestrzeń kosmiczną.

Wykorzystując części zamienne pochodzące z poprzednich misji, Athena-EPIC będzie testować innowacyjne elementy satelitów przypominające klocki LEGO, których celem jest obniżenie kosztów przy jednoczesnym zmniejszeniu rozmiarów satelitów.

Satelita Relativistic Atmospheric Loss, czyli REAL, kolejny mały satelita typu cubesat, będzie badał, w jaki sposób elektrony w pasach radiacyjnych Van Allena przemieszczają się, stwarzając zagrożenie dla satelitów i innych systemów. Robyn Millan z Dartmouth University jest głównym badaczem.

„Pasy radiacyjne to obszar otaczający Ziemię, wypełniony wysokoenergetycznymi cząsteczkami naładowanymi, poruszającymi się z prędkością bliską prędkości światła” – powiedziała. „Czasami nazywa się je zabójczymi elektronami, ponieważ stanowią one zagrożenie dla naszych satelitów w kosmosie. Spadają one również na naszą atmosferę, gdzie mogą przyczyniać się do niszczenia warstwy ozonowej”.

Kosmiczny satelita REAL CubeSat waży mniej niż 4,5 kg i mierzy zaledwie 30 cm długości. Pomimo niewielkich rozmiarów, „jest wyposażony w potężny czujnik cząstek, który po raz pierwszy dokona bardzo szybkich pomiarów elektronów w momencie ich wejścia w atmosferę, co jest niezwykle istotne dla zrozumienia, co je rozprasza”.

Jak powiedziała, to, co czyni REAL wyjątkowym, to niewielkie rozmiary czujnika, dzięki którym można go przenosić na satelicie typu CubeSat, co „może umożliwić realizację przyszłych misji, zwłaszcza tych wymagających konstelacji satelitów”.