Onderzoekers van de Universiteit van Michigan zullen een centrale rol spelen in NASA's aanstaande Geospace Dynamics Constellation-missie - een eerste in zijn soort van een beschermende buitenlaag van de atmosfeer van de aarde en hoe deze interageert met het zonneweer.

Het weer op de zon vormt een bedreiging voor de aarde en kan grote schade aanrichten aan onze elektriciteitsnetten en satellieten. NASA's Geospace Dynamics Constellation Mission, of GDC, omvat drie wetenschappelijke onderzoeken die ons zullen helpen de effecten van zonneactiviteit te voorspellen, zoals coronale massa-ejecties, zonnewind en fakkels.

U-M is een leider in onderzoek naar zonnefysica en biedt verbeterde voorspellende hulpmiddelen voor het zonneweer en de maatschappelijke en technologische effecten ervan. De zes satellieten waaruit GDC bestaat, zullen de eerste directe wereldwijde metingen leveren van twee overlappende lagen van onze atmosfeer die centraal staan ​​in onze verdediging tegen zonneweer:de ionosfeer en de thermosfeer. Op een hoogtebereik van ongeveer 50 tot 400 mijl boven het aardoppervlak, bevinden ze zich tussen de lagere atmosfeer en de ruimte, een buffer voor de geladen deeltjes van de zonnewind, fakkels en coronale massa-ejecties, evenals röntgen- en UV-straling.

Twee van de wetenschappelijke instrumenten van GDC omvatten U-M-onderzoekers:

• Het Comprehensive Auroral Precipitation Experiment meet hoogenergetische deeltjes die de bovenste atmosfeer binnenkomen. CAPE wordt geleid door U-M alum Daniel Gershman, momenteel verbonden aan het Goddard Space Flight Center van NASA. Aaron Ridley, een UM-hoogleraar klimaat- en ruimtewetenschappen en techniek, levert ook een bijdrage.
• Modulaire spectrometer voor karakterisering van atmosfeer en ionosfeer, of MoSAIC, zal de samenstelling van de ionosfeer en de thermosfeer meten, evenals de wind die er doorheen reist. Ridley is een bijdragende onderzoeker.

"CAPE biedt metingen van het noorder- en zuiderlicht, of de aurora," zei Ridley. "Beide voegen energie toe aan onze bovenste atmosfeer, waardoor deze opzwelt als een ballon en de banen van satellieten en het internationale ruimtestation verandert."

MoSAIC zal de atmosferische respons op binnenkomende poollichtenergie kwantificeren door druk en wind te meten. Met die gegevens kunnen satellietoperators hun baan veranderen om botsingen te voorkomen.

"Ik zie CAPE graag als de 'Doppler-radar' van ruimteweer," zei Gershman. "In de loop van de GDC-missie zal CAPE in staat zijn om lokale, regionale en wereldwijde ruimteweerkaarten van elektronen- en ionenregen te produceren. Deze kaarten kunnen worden gebruikt om grote veranderingen in de bovenste atmosfeer te voorspellen en kunnen daarom helpen om de satellieten in een lage baan om de aarde veilig."

Ridley's betrokkenheid bij meerdere missies geeft hem een ​​uniek perspectief op wat GDC probeert te bereiken.

"Dit is de eerste keer dat NASA zoveel satellieten heeft gelanceerd om dit soort dingen tegelijk te doen," zei Ridley. "NASA heeft nog nooit met dit soort gegevens te maken gehad, in termen van zes satellieten die de omstandigheden in een lage baan om de aarde meten."

Voordat dat kan gebeuren, moet er nog veel gebeuren. U-M-onderzoekers bestuderen hoe ionen en neutronen op elkaar inwerken, en hoe dat voor instabiliteit in de atmosfeer zorgt. Ridley is op zoek naar nieuwe modellen voor de ionosfeer en de thermosfeer die verstoringen door de aurora opvangen en nauwkeuriger ruimteweergebeurtenissen voorspellen.

NASA overweegt momenteel vijf extra instrumenten - waarvan er twee kunnen worden geselecteerd - voor opname in GDC. Een instrument dat wordt overwogen, wordt geleid door onderzoekers met U-M-banden.

Mark Moldwin, een Arthur F. Thurnau-professor en een professor in klimaat- en ruimtewetenschappen en engineering, leidt het Near Earth Magnetometer Instrument in a Small Integrated System - een van de aanvullende missies die in overweging worden genomen als onderdeel van de lancering. De GDC vult de aurora-metingen aan met magnetische veldmetingen, waardoor meer energie wordt opgevangen die de atmosfeer binnenkomt. Deze functie zou een kans kunnen zijn om een ​​relatief nieuwe magnetometertechnologie te testen die kan worden gebruikt op de kleinere satellieten die de afgelopen decennia populair zijn geworden.

Huidige satellieten hebben meestal hun magnetometers bevestigd via een lange giek. De afstand is noodzakelijk omdat de elektronica van ruimtevaartuigen hun eigen magnetische veld uitstraalt, waardoor metingen lastiger worden. Het bevestigen van lange gieken aan kleinere en kleinere satellieten is moeilijk.

"Je wilt de magnetometers dichter bij het ruimtevaartuig krijgen," zei Moldwin. "Je zult het magnetische signaal van het vaartuig zien, maar met drie magnetometers op een verkorte giek en een aantal zeer slimme wiskundige algoritmen om ruis uit het signaal te sorteren, kunnen we de gegevens opschonen. Dit betekent dat met meer kleine magnetometers op een kortere (goedkopere) boem, we kunnen de magnetische velden uit de elektronica halen, waardoor we de wetenschap kunnen bestuderen." + Verder verkennen

NASA selecteert 4 CubeSats voor de ontwikkeling van ruimteweertechnologie