zoals de aarde, ruimte heeft weer. Behalve in plaats van wervelende wind en regenbuien, ruimteweer wordt bepaald door verschuiving van elektrische en magnetische velden en regen van geladen deeltjes. Helemaal aan het begin van de ruimte, beginnend op slechts 60 mijl boven het aardoppervlak, er is een laag van de atmosfeer die verschuift en verandert in overeenstemming met beide soorten weer.

Boven de ozonlaag, de ionosfeer is een deel van de atmosfeer van de aarde waar deeltjes zijn gekookt tot een zee van elektrisch geladen elektronen en ionen door de straling van de zon. De ionosfeer is vermengd met de allerhoogste - en vrij dunne - lagen van de neutrale bovenste atmosfeer van de aarde, waardoor dit gebied een gebied wordt dat constant in beweging is en het push-and-pull ondergaat tussen de omstandigheden op aarde en die in de ruimte. Meer en meer, deze lagen van bijna-aardse ruimte maken deel uit van het menselijke domein, omdat het niet alleen de thuisbasis is van astronauten, maar naar radiosignalen die worden gebruikt om vliegtuigen en schepen te geleiden, en satellieten die onze communicatie- en GPS-systemen leveren. Het begrijpen van de fundamentele processen die onze bovenste atmosfeer en ionosfeer beheersen, is cruciaal om het situationeel bewustzijn te verbeteren dat astronauten helpt beschermen, ruimtevaartuigen en mensen op de grond.

Twee nieuwe NASA-missies werken samen om dit weinig begrepen gebied te verkennen dat dicht bij huis maar historisch moeilijk te observeren is. De wereldwijde waarnemingen van de ledematen en schijf, of GOUD, instrument wordt gelanceerd aan boord van een commerciële communicatiesatelliet in januari 2018, en de Ionosferische verbindingsverkenner, of ICOON, ruimtevaartuig wordt later in 2018 gelanceerd. Samen, ze zullen de meest uitgebreide waarnemingen van de ionosfeer bieden die we ooit hebben gehad.

De twee missies bieden verschillende, maar complementaire perspectieven:ICON, in een lage baan om de aarde, vliegt direct door en net boven interessante regio's, het vastleggen van gedetailleerde gegevens op afstand en in situ over de krachten die dit gebied vormen. GOUD, in een geostationaire baan boven het westelijk halfrond, bouwt elk half uur een volledige schijfweergave van de ionosfeer en de bovenste atmosfeer op, het verstrekken van gedetailleerde grootschalige metingen van gerelateerde processen - een cadans die het de eerste missie maakt om het ware weer van de bovenste atmosfeer te volgen, in plaats van de langere cycli van het klimaat. GOLD kan zich ook concentreren op een krapper gebied en sneller scannen, om zo nodig aanvullende onderzoeksplannen aan te vullen.

De missies kunnen worden vergeleken met fotografie die we op aarde kennen. GOLD is vanuit haar visie gespecialiseerd in landschappen 22, 000 mijl boven het aardoppervlak en ICON - op 350 mijl boven de aarde - legt gedetailleerde close-ups vast. Tijdens delen van zijn baan, ICON gaat door het gezichtsveld van GOLD en elke missie krijgt een unieke momentopname van dezelfde regio. Deze overlap in hun gegevens maakt het gemakkelijker om te identificeren wat op een bepaald moment een bepaalde verandering in de bovenste atmosfeer veroorzaakte.

Een gemeenschappelijk doel van de missies is het systematisch meten van weergerelateerde verschuivingen in de bovenste atmosfeer. Voor de eerste keer, we zullen kunnen zien hoe de bovenste atmosfeer verandert als reactie op orkanen en aardmagnetische stormen.

"Vroeger dachten we dat alleen zonnewind de ionosfeer kon beïnvloeden, en alleen de lagere atmosfeer werd beïnvloed door het aardse weer, " zei Doug Rowland, ICON-missiewetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. De zonnewind is de constante uitstroom van geladen deeltjes en gemagnetiseerd materiaal door de zon. "Maar nu gaan we zien hoe die energie samenkomt."

Verschillende soorten weersomstandigheden op het land zijn van bijzonder belang. Wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, bijvoorbeeld, hebben een theoretisch model ontwikkeld van de gevolgen van El Niño op de ionosfeer. Hun model suggereert dat de door El Niño aangedreven opwarming van de Stille Oceaan een toename van waterdamp veroorzaakt, wat op zijn beurt de hoeveelheid zonne-energie verhoogt die de atmosfeer absorbeert. Die toegevoegde warmte zorgt ervoor dat windpatronen fluctueren en de omstandigheden in de ionosfeer veranderen. Van tropische cyclonen wordt ook vermoed dat ze effecten hebben op de ionosfeer. Verwacht wordt dat gegevens van ICON en GOLD deze vragen zullen beantwoorden en onvoorziene mechanismen aan het werk zullen onthullen.

"Er zijn enorme wetenschappelijke modelleringsinspanningen verbonden aan beide missies, " zei Sarah Jones, GOLD missiewetenschapper bij NASA Goddard. "We hebben al modellen die gevuld zijn met echt goede wetenschap, maar deze nieuwe metingen zullen leiden tot een beter begrip van de fysica in de modellen."

Naast het samenwerken om te bepalen hoe verschillende soorten energie door de bovenste atmosfeer stromen, de twee missies hebben ook hun eigen onderzoeksdoelstellingen. De wetenschap van GOLD richt zich op het observeren van wat verandering drijft:de zon, Het magnetisch veld van de aarde en de lagere atmosfeer - in de hogere atmosfeer. GOLD is vooral geïnteresseerd in hoe de bovenste atmosfeer reageert op geomagnetische stormen, dit zijn tijdelijke verstoringen van het aardmagnetisch veld veroorzaakt door zonneactiviteit. Tijdens de nacht, GOLD onderzoekt verstoringen in de ionosfeer - dichte, onvoorspelbare bellen van geladen gas die boven de evenaar en de tropen verschijnen, soms interfereren met radiocommunicatie.

Anderzijds, ICON concentreert zich op hoe geladen en neutrale gassen in de bovenste atmosfeer zich gedragen en op elkaar inwerken. Verschillende krachten, waaronder verschuivingen in neutrale wind, drukgradiënten en zonneactiviteit - werken tegelijkertijd op de ionosfeer; ICON is ontworpen om elk van hen afzonderlijk te bestuderen, waardoor het voor wetenschappers gemakkelijker wordt om oorzaak-gevolg relaties op te helderen.

ICON en GOLD voegen zich bij een kleine vloot ruimtevaartuigen die een enorm onderling verbonden systeem bestuderen van de ruimte rondom de aarde en andere planeten tot aan de verste grenzen van de constant stromende zonnewindstromen van de zon. Een derde missie in de vloot:de 16-jarige Thermosphere, ionosfeer, Mesosfeer Energetica en Dynamica, of GETIMED, zal specifiek een aanvulling vormen op de nieuwe inspanningen om de bovenste atmosfeer te bestuderen. GETIJDIG, die in 2001 werd gelanceerd, heeft niet alle instrumenten die nodig zijn om de beweging van de deeltjes in de bovenste atmosfeer te analyseren die ICON en GOLD bij de inspanning brengen, maar het kan nog steeds belangrijke metingen leveren vanuit een derde gezichtspunt om wetenschappers te helpen stukjes van de puzzel in te vullen. Samen zullen ze belangrijke informatie verschaffen over hoe de bovenste atmosfeer van de aarde verbonden is met het dynamische en complexe systeem van de ruimte dat ons zonnestelsel vult.