Op 20 januari 2018, amateurastronoom Scott Tilley ontdekte een onverwacht signaal afkomstig van wat hij later postuleerde als NASA's lang verloren gegane IMAGE-satelliet, die sinds 2005 geen contact meer hadden gehad. Op 30 januari NASA bevestigde - samen met hulp van een gemeenschap van IMAGE-wetenschappers en -ingenieurs - dat het signaal inderdaad afkomstig was van het IMAGE-ruimtevaartuig. Wat de volgende stappen voor IMAGE ook zijn, de bijna zes jaar durende missie van de missie leverde robuust onderzoek op over de ruimte rond de aarde dat tot op de dag van vandaag de wetenschap blijft leiden.

Op 25 maart, 2000, NASA lanceerde de Imager voor Magnetopauze-naar-Aurora Global Exploration, of BEELD, missie. Het was de eerste missie die een neutraal atoom gebruikte, foton- en radiobeeldvormingstechnieken om grootschalige, gelijktijdige metingen van de geladen deeltjes die in de ruimte nabij de aarde bestaan, namelijk in onze magnetosfeer, de magnetische velden die onze planeet omringen, en de binnenste bel van koud materiaal, de plasmasfeer genaamd.

"IMAGE was een ontdekkingsmachine en een baanbrekende missie die ons een breder perspectief gaf op de omgeving van de aarde en haar steeds veranderende magnetosfeer, " zei Jim Groen, directeur van planetaire wetenschap op het NASA-hoofdkwartier in Washington, die werkte als mede-onderzoeker en plaatsvervangend projectwetenschapper voor IMAGE. "Een groot deel van mijn carrière als magnetosferisch fysicus was bij IMAGE, en de wetenschap was transformatief."

Oorspronkelijk ontworpen als een tweejarige missie, IMAGE werd tweemaal goedgekeurd om haar activiteiten voort te zetten. Maar toen het ruimtevaartuig op 18 december onverwacht geen contact kon maken met een routinematige pas, 2005, zijn veelbelovende ambtstermijn leek te worden ingekort.

Onderzoek naar mogelijke oorzaken van storingen suggereerde dat de stroombron van de zendercontroller was uitgeschakeld, mogelijk door een inkomende hoogenergetische kosmische straal of stralingsgordeldeeltje. De hypothese was dat het doormaken van een dramatische verandering in energie - zoals wat er gebeurt als een ruimtevaartuig tijdens een zonsverduistering totale duisternis ervaart - het ruimtevaartuig mogelijk zou kunnen resetten. Maar nadat een zonsverduistering van 2007 geen reboot kon veroorzaken, de missie werd verklaard voorbij.

Wat was de IMAGE-missie?

Daarvoor, echter, IMAGE was een krachtpatser. De gegevens die tijdens de bijna vijf jaar durende werking zijn verzameld, hebben geleid tot ongeveer 40 nieuwe ontdekkingen over de magnetosfeer en plasmasfeer van de aarde. Veel van deze ontdekkingen hadden hun basis in energetisch neutraal atoom, of ENA, in beeld brengen, een nieuwe techniek ontwikkeld door IMAGE om het onzichtbare zichtbaar te maken.

De techniek maakt gebruik van een aantal fundamentele ruimtefysica. Deeltjes met een elektrische lading - zoals de ionen die een groot deel van het plasma in de magnetosfeer vormen - zijn gebonden aan de magnetische veldlijnen van de aarde, om hen heen draaien als een jojo aan een touwtje. Maar als ze botsen op neutrale deeltjes, de geladen deeltjes kunnen de elektronen van de neutraal stelen in een proces dat ladingsuitwisseling wordt genoemd, zelf neutraal worden.

Niet langer magnetisch gebonden, deze energetische neutrale atomen schieten de ruimte in in welke richting ze ook gingen toen de botsing plaatsvond. ENA-instrumenten vangen deze neutrale atomen op en gebruiken ze om grootschalige beelden van het omringende plasma op te bouwen, vergelijkbaar met hoe gewone camera's lichtstralen vastleggen om foto's te maken.

In combinatie met ENA instrumenten, IMAGE gebruikte ook ultraviolette en radiobeeldvormingstechnieken die samen tot veel van IMAGE's meest opmerkelijke prestaties hebben geleid. Onder hen is de bevestiging van de plasmasferische pluim, een gebied van plasmadeeltjes die aan de dagzijde van de aarde terugstromen naar de zon. Een dergelijke terugstroming was voorspeld door modellen, maar nooit rechtstreeks waargenomen door ruimtevaartuigen.

"Het is alsof je in een cabrio rijdt, " zei Thomas Moore, de missiewetenschapper voor IMAGE, evenals de leiding voor de Low Energy Neutral Atom (LENA) Imager van het ruimtevaartuig in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. "De lucht raast in één richting tegen de auto, maar je haar zal tegen de voorruit waaien."

IMAGE maakte om de twee minuten grootschalige beelden. De snelle cadans van beeldvorming stelde wetenschappers in staat om de afbeeldingen samen te voegen om frame-voor-frame films te maken die de enorme schaal van interacties tussen geladen deeltjes in de ruimte nabij de aarde konden laten zien, inclusief degenen die de aurora veroorzaken.

De missies die vóór IMAGE waren gevlogen, waren alleen in staat om metingen op een enkel punt in tijd en ruimte te verzamelen - het vangen van de deeltjes waar het ruimtevaartuig op dat moment toevallig doorheen vloog, in plaats van een breed panoramisch beeld vast te leggen. But such point measurements are challenging to interpret.

"The trouble with a single point measurement is you're always moving around and you're never quite sure if the variation that you see is because you've moved to a different place or because something has changed globally in the system, " Moore said. "I used to liken space physics before IMAGE to trying to study severe storms by driving around with a rain gauge out your window."

IMAGE drastically changed the playing field. "We suddenly had a camera that could see the whole system, " Moore added.

But IMAGE didn't just make pretty pictures:It was also the first space science mission to formally include an education and public outreach program (POETRY) as part of its proposal to NASA, specifically setting aside a budget for such activities. Partnering with elementary, middle and high school teachers, IMAGE's science findings were incorporated into lessons and classroom activities.

While IMAGE's future continues to unfold, its legacy has already proven its worth:The information it gleaned with its wide-range view provides an important complement to missions looking at smaller scales of the magnetosphere, including the highly successful Magnetospheric Multiscale mission, or MMS, launched in March 2015 and currently in orbit.