Een luchtmachtsatelliet die deze week in een baan om de aarde is gelanceerd via de Falcon Heavy-raket van SpaceX draagt ​​een instrument dat is gebouwd door UMass Lowell-onderzoekers om experimenten in de ruimte uit te voeren.

De ruimte is een harde en gevaarlijke plek. Afgezien van extreme temperaturen, hoog vacuüm en bombardement van kosmische straling, er zijn ook extreem hoogenergetische deeltjes - "killer-elektronen" genoemd - die een gevaar kunnen vormen voor de gezondheid van astronauten en de levensduur van satellieten in een baan om de aarde kunnen verkorten. Deze elektronen zijn het onderwerp van het onderzoek dat UMass Lowell via de satelliet uitvoert.

"Deze elektronen, reizen met bijna de snelheid van het licht, zijn in staat de gevoelige elektronica van de satellieten te beschadigen en astronauten bloot te stellen aan hoge doses straling, " zei UMass Lowell Physics Prof. Paul Song van het Space Science Lab van de universiteit.

Om te helpen begrijpen hoe deze schadelijke elektronen worden gegenereerd en, bijgevolg, hoe ze kunnen worden verzacht, het Air Force Research Laboratory (AFRL) kende een driejarig contract toe aan een team van UMass Lowell-onderzoekers onder leiding van Song om de missie van de Air Force Demonstration and Science Experiments (DSX) naar de stralingsgordels van de aarde te ondersteunen. Het doel van de DSX is om de rol van "golf-deeltjesinteractie" in de dynamiek van deze killer-elektronen te onderzoeken.

Het project begon meer dan een decennium geleden om de mogelijke fysieke processen van elektronen te onderzoeken. Het UMass Lowell-team, vervolgens onder leiding van emeritus hoogleraar Bodo Reinisch, ontwierp en bouwde een krachtige radiogolfzender in de ruimte als onderdeel van het DSX's Wave Particle Interaction Experiment. Verwacht wordt dat de uitgezonden golven zullen interageren met de killer-elektronen. de zender, dat een van de belangrijkste instrumenten is aan boord van de DSX-satelliet, zal zeer lage frequentie (VLF) uitzendingen de ruimte in sturen met behulp van een lange dipoolantenne die meer dan 260 voet meet wanneer deze wordt ingezet.

Tijdens de missie, de UMass Lowell-onderzoekers zullen de VLF-zender helpen bedienen en de resulterende gegevens analyseren in het Space Science Lab op de campus.

"Ons doel is om het interactieproces tussen golven en deeltjes beter te begrijpen, " zei Lied.

De DSX-satelliet gelanceerd vanaf Cape Canaveral, Fla., met behulp van een SpaceX Falcon Heavy, dezelfde raketbooster die door SpaceX-CEO Elon Musk werd gebruikt om zijn Tesla Roadster en Starman-mannequin in februari vorig jaar in een baan om de aarde te sturen. De succesvolle lancering van deze week is een van de meest gecompliceerde en moeilijkste in de ruimte, aangezien het 24 verschillende satellieten omvatte, waarvan DSX de grootste is en als laatste werd geïmplementeerd. Met DSX nu in zijn beoogde baan, het inzetten en testen van instrumenten, waaronder het door UMass Lowell gebouwde instrument het grootste is, zal weken duren.

Naast Lied, de andere leden van het UMass Lowell-team zijn onder meer Research Prof. Ivan Galkin, wie is afgestudeerd aan UMass Lowell; Onderzoek Prof. Jiannan Tu; en natuurkunde majoor Brianna Croteau van Lowell, die ook een ROTC-cadet van de luchtmacht is bij UMass Lowell.

"Mijn rol is om deel te nemen aan de data-analyse in het Space Science Lab voor mijn sluitstukproject, " zei Croteau, die volgend jaar zal worden aangesteld als luchtmachtofficier nadat ze is afgestudeerd. "In staat zijn om echt onderzoek te doen en te werken aan een echte ruimtemissie van de luchtmacht terwijl ik nog steeds een undergrad en een cadet ben, is zo geweldig. Het voelt geweldig om te weten dat ik echt werk doe om de luchtmacht te helpen. Het is een belangrijke opstap in mijn toekomstige militaire carrière en het is heel nederig om met en te leren van de experts aan dit project. Het is een ongelooflijke kans en ik ben zo blij dat ik er deel van uit kan maken."

Hoe goede elektronen slecht worden?

Sinds de jaren zestig, wetenschappers weten dat tijdens een zware geomagnetische storm, de zonnewind - een continue hogesnelheidsstroom van geladen deeltjes van de zon - beïnvloedt en comprimeert de dagzijde van de magnetosfeer van de aarde, het gebied rond de planeet dat wordt bestuurd door zijn magnetisch veld. Sommige van deze deeltjes worden aan de nachtzijde van de magnetosfeer sterk geactiveerd door processen die nog worden onderzocht. Na een storm, elektronen kunnen worden geactiveerd tot een miljoen elektronvolt of meer en worden versneld tot 94 procent van de lichtsnelheid, meer dan 280, 000 kilometer per seconde.

De DSX-satelliet bevindt zich in een elliptische baan die hem naar een hoogte van 6 zal brengen, 000 kilometer bij de dichtstbijzijnde pas en 12, 000 kilometer op zijn verst. Hierdoor kan de satelliet door de binnenste en buitenste Van Allen-stralingsgordels rond de aarde vliegen terwijl waardevolle gegevens worden verzameld, volgens Lied. De DSX-missie zal naar verwachting een jaar duren.

De rol van UMass Lowell in de DSX-missie is gebaseerd op het succes en de technische capaciteiten die universitaire onderzoekers hebben aangetoond in een eerdere ruimtemissie. UMass Lowell Space Science Lab-wetenschappers ontwierpen, bouwde en exploiteerde de Radio Plasma Imager voor NASA's IMAGE-satelliet, die in 2000 werd gelanceerd en bijna zes jaar lang gegevens heeft verzonden voordat grondverkeersleiders er in 2005 plotseling het contact mee verloren. NASA kon radiocontact met IMAGE herstellen, zij het zeer zwak.