Uitzoeken hoe plasmabellen en blobs elkaar beïnvloeden en uiteindelijk de overdracht van communicatie, GPS, en radarsignalen in de ionosfeer van de aarde zullen de taak zijn van een recent geselecteerde CubeSat-missie.

Een team van NASA-wetenschappers en ingenieurs, onder leiding van Jeffrey Klenzing en Sarah Jones, wetenschappers van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, won onlangs NASA-financiering om de Plasma Enhancements in The Ionosphere-Thermosphere Satellite te bouwen. De missie, ook bekend als petitSat, is een voorloper van een mogelijke missie van Explorer-klasse en maakt gebruik van verschillende door R&D ondersteunde technologieën, inclusief de satellietbus zelf.

Wanneer het in 2021 vanuit het internationale ruimtestation wordt gelanceerd, de missie zal onregelmatigheden in de dichtheid in de ionosfeer op de midden- en lage breedtegraad bestuderen, die een klein deel van de atmosfeer inneemt en in feite een geïoniseerde laag is die naast de thermosfeer bestaat, ongeveer 50 tot 250 mijl boven het aardoppervlak.

De ionosfeer is een plasma, een geïoniseerd gas bestaande uit positieve ionen en vrije elektronen. Het is belangrijk voor radiocommunicatie over lange afstanden omdat het radiogolven terug naar de aarde reflecteert. Bijgevolg, eventuele verstoringen in de dichtheid van het plasma interfereren met GPS- en radarsignalen.

Deze verstoringen of onregelmatigheden komen in de vorm van ionosferische uitputtingen of bellen, structuren die minder elektronen bevatten, en verbeteringen of blobs die een groter aantal elektronen bevatten. "Al deze onregelmatigheden kunnen de transmissie van radiogolven verstoren, " zei Klenzing, de missiehoofdonderzoeker.

Blobs and Bubbles:een ander verhaal

Eerdere studies van de blobs geven aan dat ze het directe resultaat kunnen zijn van bellen die zich vormen nabij de geomagnetische evenaar, aldus Klenzing. andere waarnemingen, echter, een ander verhaal vertellen. De klodders kunnen worden waargenomen in gebieden waar bellen zich niet uitstrekken en kunnen zich vormen wanneer bellen dat niet doen.

Ze suggereren dat er meerdere mechanismen in het spel zijn, inclusief snel bewegende golven afkomstig van de thermosfeer, een warme neutrale atmosferische laag waar het grootste deel van de ionosfeer zich bevindt. In feite, deze golfachtige thermosferische structuren creëren golven in de ionosfeer door ion-neutrale weerstand - een fenomeen dat middelgrote reizende ionosferische verstoringen wordt genoemd, of MSTID's. De resulterende MSTID's creëren elektrische velden die energie kunnen transporteren van het zomerhalfrond naar het winterhalfrond. Men denkt dat de waargenomen plasmablobs het gevolg zijn van deze elektrische velden.

"Onze missie zal het verband tussen deze twee fenomenen onderzoeken:verbeterde plasmadichtheidsmetingen, of klodders, en de golfwerking in de thermosfeer, ' zei Klenzing.

Er achter komen, het team zal met twee instrumenten vliegen:een versie van de door Goddard ontwikkelde ion-neutrale massaspectrometer, of INMS - 's werelds kleinste massaspectrometer die op ExoCube heeft gevlogen, een CubeSat-missie gesponsord door de National Science Foundation - en de Gridded Retarding Ion Drift Sensor, of RADEN, verstrekt door Utah State University en Virginia Tech.

De massaspectrometer zal de dichtheden meten van een verscheidenheid aan deeltjes in de bovenloop van de atmosfeer van de aarde, observeren hoe deze dichtheden veranderen als reactie op dagelijkse en seizoenscycli. Het door de universiteit geleverde instrument, In de tussentijd, zal de verdeling meten, beweging, en snelheid van ionen.

Op Dellingr gebaseerde missie

Het team zal zijn instrumenten integreren in een op Dellingr gebaseerd ruimtevaartuig. Een team van Goddard-ingenieurs heeft deze 6U CubeSat speciaal gemaakt om aan te tonen dat deze kleine vaartuigen betrouwbaar en kosteneffectief kunnen zijn en tegelijkertijd overtuigende wetenschap kunnen leveren. Dellingr, die ook de INMS draagt, magnetometers, en andere technologieën, wordt naar verwachting in augustus gelanceerd.

In tegenstelling tot Dellingr wiens zonnepanelen aan de zijkant van het ruimtevaartuig zijn gemonteerd, petitSat zal met inzetbare zonnepanelen vliegen - een verbetering waarmee missie-operators de arrays gemakkelijker naar de zon kunnen richten om batterijen op te laden. Het zal ook een meer geavanceerde sterrenvolger dragen, zei Jones, de INMS-hoofdonderzoeker.

Wanneer petitSat 249 mijl boven de aarde wordt ingezet - in overeenstemming met de baan van het internationale ruimtestation - zullen de resulterende gegevens worden vergeleken met die verzameld door andere grond- en ruimtegebaseerde activa, aldus Klenzing. "Door vergelijkende analyse, we zullen onze belangrijkste wetenschappelijke vraag afsluiten:wat is het verband tussen plasmaverbeteringen en MSTID's. We hebben stukjes en beetjes bestudeerd, maar we hebben nooit een volledige aanvulling van instrumenten gehad."