Op 4 januari 2019, om 04.37 uur EST werd de CAPER-2-missie gelanceerd vanuit het Andøya Space Center in Andenes, Noorwegen, op een 4-traps Black Brant XII klinkende raket. Het bereiken van een hoogtepunt van 480 mijl hoog voordat het in de Noordelijke IJszee stortte, de raket vloog door actieve aurora borealis, of noorderlicht, om de golven te bestuderen die elektronen in onze atmosfeer versnellen.

KAPIER-2, afkorting voor Cusp Alfvén en Plasma Electrodynamics Rocket-2, is een klinkende raketmissie - een type ruimtevaartuig dat wetenschappelijke instrumenten draagt, kortom, gerichte reizen naar de ruimte voordat ze terugvallen naar de aarde. Naast hun relatief lage prijskaartjes en snelle ontwikkeltijd, klinkende raketten zijn bij uitstek geschikt voor het lanceren van voorbijgaande gebeurtenissen, zoals de plotselinge vorming van de aurora borealis, of noorderlicht.

Voor CAPER-2-wetenschappers, vliegen door een aurora biedt een kijkje in een proces dat even fundamenteel als complex is:hoe worden deeltjes versneld door de ruimte? NASA bestudeert dit fenomeen in een poging om niet alleen de ruimteomgeving rondom de aarde beter te begrijpen - en zo onze technologie in de ruimte te beschermen tegen straling - maar ook om de aard van sterren en atmosferen in het hele zonnestelsel en daarbuiten te helpen begrijpen.

"In het hele universum heb je geladen deeltjes die versneld worden - in de atmosfeer van de zon, in de zonnewind, in de atmosfeer van andere planeten, en in astrofysische objecten, " zei Jim LaBelle, ruimtefysicus aan het Dartmouth College in Hannover, New Hampshire, en hoofdonderzoeker voor de CAPER-2-missie. "Een aurora biedt ons een lokaal laboratorium waar we deze versnellingsprocessen van dichtbij kunnen observeren."

Technisch gezien, het CAPER-2-team is geïnteresseerd in wat er gebeurt net voordat een aurora begint te gloeien. elektronen, vanuit de ruimte onze atmosfeer binnenstromend, botsen met atmosferische gassen en veroorzaken de gloed van de aurora. op de een of andere manier, ze nemen onderweg snelheid op.

"Tegen de tijd dat ze in onze atmosfeer neerstorten, deze elektronen reizen meer dan 10 keer sneller dan voorheen, " zei Doug Rowland, ruimtefysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die ook deeltjesversnelling bestudeert. "We begrijpen nog steeds niet de fundamentele fysica van hoe dat gebeurt."

Het CAPER-2-team concentreerde zich op een speciaal soort aurora dat zich gedurende de dag vormt. In tegenstelling tot de nachtelijke aurora, de aurora overdag wordt veroorzaakt door elektronen die rechtstreeks van de zon naar binnen stromen - en we weten veel minder over hen.

"Er is enorm veel onderzoek gedaan naar de reguliere nachtelijke aurora, maar de aurora overdag is veel minder bestudeerd, " zei Craig Kletzing, ruimtefysicus aan de Universiteit van Iowa in Iowa City en medeonderzoeker voor de missie. "Er zijn goede aanwijzingen dat er enkele overeenkomsten zijn en er zijn ook enkele verschillen."

Het team concentreert zich op hoe de elektronen die aurora's overdag creëren, door golven worden heen en weer geslingerd. op manieren die al dan niet kunnen verschillen van nachtelijke aurora's. Twee soorten golven zijn van bijzonder belang, en tegengestelde effecten hebben. Alfvén golven, vernoemd naar de Zweedse Nobelprijswinnaar Hannes Alfvén die voor het eerst hun bestaan ​​voorspelde in 1942, men denkt dat ze de elektronen versnellen. Deze enorme golven - tientallen tot honderden mijlen lang van piek tot piek - planten zich voort langs de magnetische veldlijnen van de aarde, heen en weer zwiepende elektronen.

Aan de andere kant zijn Langmuir-golven, die worden gegenereerd door de elektronen zelf - een proces dat een deel van de energie van de elektronen steelt en ze vertraagt. CAPER-2 zal een golf-deeltjescorrelator met hoge resolutie dragen om ze te meten, de eerste klinkende raketmissie om dit te doen voor de aurora overdag.

"Dit is erg data-intensief, "zei LaBelle. "Het is uniek voor klinkende raketten om dit mechanisme op dit detailniveau te kunnen bekijken."

Voor de lancering, het CAPER-2-team reisde naar het noorden van Noorwegen, een van de weinige plaatsen waar een raket binnen het bereik van de aurora overdag kan worden geplaatst. Elke dag, Noord-Noorwegen draait onder een opening in het aardmagnetisch veld bekend als de noordelijke poolcusp, waar deeltjes van de zon naar onze bovenste atmosfeer kunnen stromen.

Het ontmoeten van de aurora waar ze zich vormen, is de beste manier om fysieke processen te begrijpen die veel te groot zijn om in een laboratorium te repliceren.

"Het is een soort natuurlijk laboratorium, LaBelle voegde toe. "We nemen ons experiment mee naar twee verschillende omgevingen, waar de variabelen verschillend zijn, en dan de theorie testen en de vragen beantwoorden."