NASA heeft een nieuwe baanbrekende CubeSat-missie geselecteerd om gegevens te verzamelen die niet zijn verzameld sinds het bureau in de vroege jaren tachtig met de Dynamics Explorer vloog.

De nieuwe missie, genaamd Dione naar de oude Griekse godin van de orakels, zal vier geminiaturiseerde instrumenten dragen om te bestuderen hoe de bovenste atmosferische lagen van de aarde reageren op de steeds veranderende stroom van zonne-energie in de magnetosfeer - de omhullende bel van magnetisch veld rond de aarde die de meeste deeltjes afbuigt die van de zon uitbarsten. In de bovenste atmosfeer van de aarde bevinden zich de meeste satellieten in een lage baan om de aarde, en hun banen worden sterk beïnvloed door plotselinge dichtheidsveranderingen veroorzaakt door ruimteweer.

Verwachte lancering in 2022, Dione zal wetenschappers helpen inzicht te geven in deze fysieke processen - die bijdragen aan atmosferische weerstand, een proces dat ervoor zorgt dat satellieten in een lage baan om de aarde voortijdig de atmosfeer binnenkomen - en gegevens leveren die nodig zijn om de weersvoorspellingen in de ruimte te verbeteren.

"Omdat meer aspecten van het dagelijks leven afhangen van het voorspelbare functioneren van satellieten in een lage baan om de aarde, het begrip en het vermogen om de impact van ruimteweer op deze activa te voorspellen, is een nationale veiligheidsbehoefte geworden, " zei missiehoofdonderzoeker Eftyhia Zesta, een wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Metingen die traditioneel worden verzameld door grotere, duurdere satellieten moeten nu worden bereikt door out of the box te denken - of liever binnen een CubeSat-box. Dione zal de weg openen om precies dat te bereiken."

Het baanbrekende Dione-ruimtevaartuig is een prototype. Het zou een aanvulling zijn op de conceptuele Geospace Dynamics Constellation, een missie voorgesteld door de Heliophysics Decadal Survey van 2013, die, indien ontwikkeld, soortgelijke gegevens zou verzamelen van meerdere vergelijkbaar uitgeruste ruimtevaartuigen, zei Zesta. "Ons team wil laten zien dat we dit soort metingen kunnen doen met een CubeSat en uiteindelijk met een Dione-achtig ruimtevaartuig in een sterrenbeeld kunnen vliegen. ' zei Zesta.

Met een sterrenbeeld, wetenschappers konden gelijktijdig verzamelen, meerpuntswaarnemingen van de ionosfeer en thermosfeer van de aarde, om meer in het bijzonder te leren hoe deze bovenste atmosferische lagen reageren op energie die uit de magnetosfeer wordt gedumpt.

Eerste gegevens sinds de Dynamics Explorer

Dione zal de eerste set energie-invoergegevens en ionosferische-thermosferische gegevens in meer dan drie decennia leveren. "We hebben dit soort specifieke gegevens niet verzameld sinds NASA de Dynamics Explorer in 1981 lanceerde, " zei Zesta, wiens team plaatsvervangend hoofdonderzoeker Marilia Samara en Dione-systeemingenieur Jaime Esper omvat, evenals een aantal Goddard- en universiteitswetenschappers die de instrumenten leveren. De Dynamics Explorer bestond uit twee satellieten die de interacties tussen plasma's in de magnetosfeer en die in de ionosfeer van de aarde onderzochten.

Echter, het zal deze doelen bereiken met duidelijke verschillen. Waar de Dynamics Explorer gegevens verzamelde misschien eens in de drie banen, Dione zal metingen van opeenvolgende banen verzamelen vanwege de lagere stroomvereisten en geminiaturiseerde systemen van Dione. Het zal dit ook doen vanaf een veel kleiner platform - een schoenendoos-formaat, 6U-platform dat gebruikmaakt van de ervaring die is opgedaan met het door Goddard ontwikkelde Dellingr-ruimtevaartuig. Een team van Goddard-ingenieurs en wetenschappers heeft Dellingr speciaal ontwikkeld om de betrouwbaarheid en robuustheid van dit kleine ruimtevaartuig te verbeteren, maar tegen aanzienlijk lagere kosten. Dellingr gelanceerd in 2017.

Dicht opeengepakt platform

"Dit wordt misschien wel de meest dicht opeengepakte CubeSat die ooit is gevlogen, Esper voegde toe. "We vliegen met vier wetenschappelijke instrumenten en één technisch experiment in een 6U CubeSat. Dat is heel ongebruikelijk."

Drie van de instrumenten worden geleverd door Goddard; ze zijn allemaal ontwikkeld met financiering van het interne onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma van Goddard en ze hebben allemaal gevlogen of staan ​​gepland om te vliegen tijdens komende CubeSat- of suborbital-missies.

Ze omvatten een in de vlucht bewezen fluxgate-magnetometer, die debuteerde op Dellingr's eerste vlucht, en de ion-neutrale massaspectrometer (INMS), een ander instrument dat zowel op Dellingr vloog als op een door de National Science Foundation gefinancierde missie genaamd ExoCube. Op zowel Dellingr als ExoCube, de INMS was gepland om de materie te meten die atmosferische weerstand op satellieten veroorzaakt. Goddards derde bijdrage, de Dual Electrostatic Analyzer vliegt op Endurance, een baanbrekende missie die rechtstreeks een bepaald onderdeel van het elektrische veld van de aarde zal meten dat in de ionosfeer wordt gegenereerd.

Utah State University en Virginia Tech leveren het vierde instrument, de Gridded Retarding Ion Distribution Sensor (GRIDS). GRIDS is ontworpen om de verdeling te meten, beweging, en snelheid van ionen en zal vliegen op de door Goddard ontwikkelde PetitSat-missie die gepland staat voor 2021.

Zesta zei dat ze het Dione-concept enkele jaren geleden bedacht terwijl ze nog steeds met de Amerikaanse luchtmacht werkte. "Ik kwam naar NASA (in 2012) en de droom stierf niet, ' zei Zesta.