Op 25 januari 2018, NASA lanceert wereldwijde observaties van de ledematen en schijf, of GOUD, een gehoste lading aan boord van SES-14, een commerciële communicatiesatelliet. GOLD zal de dynamische vermenging van de ruimte en de bovenste atmosfeer van de aarde onderzoeken - en is de eerste wetenschappelijke missie van NASA die een instrument bestuurt als een commercieel gehoste lading.

De ruimte is niet helemaal leeg:het wemelt van snel bewegende geladen deeltjes en elektrische en magnetische velden die hun beweging sturen. Op de grens tussen de atmosfeer en de ruimte van de aarde, de geladen deeltjes — de ionosfeer genoemd — bestaan ​​naast de bovenloop van de neutrale atmosfeer, de thermosfeer genoemd. De twee vermengen zich en beïnvloeden elkaar voortdurend. Dit samenspel - en de rol van het aardse weer, ruimteweer en het eigen magnetische veld van de aarde hebben elk daarin - is de focus van de missie van GOLD.

"De bovenste atmosfeer is veel veranderlijker dan eerder gedacht, maar we begrijpen de interacties tussen alle betrokken factoren niet, " zei Richard Eastes, GOLD hoofdonderzoeker bij het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado Boulder. "Dat is waar GOUD om de hoek komt kijken:voor de eerste keer, de missie geeft ons een goed beeld van hoe verschillende coureurs elkaar ontmoeten en beïnvloeden."

Historisch moeilijk te observeren, dit weinig begrepen gebied reageert zowel op het aardse weer in de lagere atmosfeer beneden als op het tumult van het ruimteweer van bovenaf. En het reageert ook snel, dramatische verandering ondergaan in slechts een uur, zei Eastes.

Grote gebeurtenissen in de lagere atmosfeer, zoals orkanen of tsunami's, golven creëren die helemaal tot aan deze interface naar de ruimte kunnen reizen, veranderende windpatronen en het veroorzaken van verstoringen. Aan de andere kant, van boven deze regio, vlagen van energierijke deeltjes en zonnestormen dragen elektrische en magnetische velden met zich mee en kunnen de aardse ruimteomgeving verstoren. Deze combinatie van factoren maakt het moeilijk om veranderingen in de ionosfeer te voorspellen - en deze veranderingen kunnen een grote impact hebben.

"De ruimte is niet alleen de thuisbasis van astronauten en satellieten; het beïnvloedt ons dagelijks leven, " zei Sarah Jones, GOLD missiewetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. In een lage baan om de aarde draaiende satellieten, waaronder het internationale ruimtestation ISS, vliegen door de ionosfeer. Maar communicatiesignalen, zoals radiogolven en signalen die onze GPS-systemen laten werken, ook door deze regio reizen, en plotselinge veranderingen kunnen ze vervormen of zelfs helemaal afsnijden.

GOLD probeert te begrijpen wat verandering drijft in deze kritieke regio. De resulterende gegevens zullen de voorspellingsmodellen verbeteren van de ruimteweergebeurtenissen die het leven op aarde kunnen beïnvloeden, evenals satellieten en astronauten in de ruimte. GOLD is de eerste missie die ons snel genoeg van waarnemingen kan voorzien om de details van regelmatige, veranderingen van uur tot uur in het ruimteweer - niet alleen het overkoepelende klimaat.

"De eerste meteorologische satellieten hebben een revolutie teweeggebracht in ons begrip van - en ons vermogen om te voorspellen - terrestrisch weer, " zei Elsayed Talaat, hoofdwetenschapper heliofysica op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "We verwachten dat GOLD ons nieuwe, vergelijkbaar inzicht in de dynamiek van de bovenste atmosfeer en de ruimteomgeving van onze planeet."

Ongeveer zo groot als een minikoelkast, het GOUD-instrument van 80 pond is een beeldspectrograaf, een instrument dat licht opsplitst in zijn samenstellende golflengten en hun intensiteit meet. specifiek, het meet ver ultraviolet licht, het creëren van full-disk ultraviolette beelden van de aarde vanuit het geostationaire uitkijkpunt boven het westelijk halfrond.

"Net zoals je met een infraroodcamera kunt zien hoe temperaturen veranderen met verschillende kleuren, GOUD beeldt ultraviolet licht af om een ​​kaart van de aarde te bieden die laat zien hoe temperatuur en atmosferische samenstelling per locatie veranderen, ', zei Oost.

Van deze afbeeldingen, wetenschappers kunnen de temperatuur en relatieve hoeveelheden van verschillende deeltjes bepalen - zoals atomaire zuurstof en moleculaire stikstof - die aanwezig zijn in de neutrale atmosfeer, wat handig is om te bepalen hoe deze neutrale gassen ionosferische omstandigheden vormen. Deze gegevens zullen de eerste kaarten opleveren van de veranderende temperatuur en samenstelling van de bovenste atmosfeer in heel Amerika.

GOLD is een NASA-missie van kansen onder leiding van de University of Central Florida. Het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado Boulder bouwde het instrument. Een payload die wordt gehost op een verder niet-gerelateerde satelliet, het GOLD-instrument vliegt in een geostationaire baan op een commerciële communicatiesatelliet, SES-14, gebouwd door Airbus voor de in Luxemburg gevestigde satellietoperator, SES.

"Voor jaren, we hebben de bovenste atmosfeer van de aarde in detail bestudeerd vanaf de grond en de lage baan om de aarde, "Zei Eastes. "Door terug te gaan naar geostationair, we kunnen dingen in een globale context plaatsen. Van daarbuiten kun je de halve aarde zien."

Dit jaar wordt ook de Ionospheric Connection Explorer gelanceerd, of ICOON, die de ionosfeer en de neutrale bovenste atmosfeer zal bestuderen. Maar terwijl GOUD in geostationaire baan 22 vliegt, 000 mijl boven het westelijk halfrond, ICON vliegt slechts 350 mijl boven de aarde, waar het close-upbeelden van deze regio kan verzamelen. Samen, deze missies bieden de meest uitgebreide ionosfeerobservaties die we ooit hebben gehad, waardoor we een dieper begrip krijgen van hoe onze planeet omgaat met de ruimte.

GOLD is de nieuwste toevoeging aan NASA's vloot van Heliophysics-missies. NASA Heliophysics-missies bestuderen een enorm onderling verbonden systeem van de zon tot de ruimte rond de aarde en andere planeten, en tot de verste grenzen van de constant stromende zonnewindstroom van de zon. De waarnemingen van GOLD zullen belangrijke informatie opleveren over hoe de bovenste atmosfeer van de aarde is verbonden met dit dynamische en complexe systeem.