Hoe vredig het vanaf de aarde ook mag lijken, de ruimte wordt geteisterd door 'weer' dat gevaarlijk kan zijn voor de gevoelige (en dure) technologie aan boord van de ruimtevaartuigen en satellieten die steeds meer de gebieden buiten onze atmosfeer bevolken.

Om die uitdaging aan te gaan, hebben onderzoekers van het Los Alamos National Laboratory de Compact Space Plasma Analyzer ontwikkeld, een kleine en kostenefficiënte ruimtesensor die het ruimteweer kan meten en zo de technologie in een baan om de aarde zal helpen beschermen.

"Ruimteweer, dat bestaat uit geladen deeltjes van de zon, biedt een reeks uitdagingen met betrekking tot het ontwerp, de ontwikkeling en de werking van satellieten en ruimtevaartuigen", zegt Carlos Maldonado, hoofdonderzoeker van de Compact Space Plasma Analyzer en onderzoeker in de groep Ruimtewetenschap en Toepassingen van het Lab.

"Van bijzonder belang voor de ruimtevaartgemeenschap zijn de interacties tussen ruimtesystemen die in plasma-omgevingen opereren, wat kan leiden tot potentieel gevaarlijke niveaus van differentiële lading en interferentie kan veroorzaken voor GPS- en communicatiesignalen."

Een al lang bestaand doel in de ruimteweergemeenschap is het verbeteren van de mogelijkheid om ruimteweergebeurtenissen dagen van tevoren te voorspellen, op dezelfde manier waarop weersvoorspellingen op land het mogelijk maken om te anticiperen op een week met zonneschijn of sneeuw.

De afgelopen jaren is er sprake geweest van een enorme groei in satellietconstellaties voor wetenschappelijke, commerciële en overheidstoepassingen. Hoewel de huidige ruimteweerinstrumenten veel tijdige gegevens opleveren, is de cyclus van gegevensproductie lang en duur. De huidige instrumenten vergen ook complexe assemblage-inspanningen, naast grotere, zwaardere en krachtigere operationele ondersteuningssystemen.

Als gevolg hiervan is er een toegenomen vraag naar geminiaturiseerde instrumenten die in staat zijn kritische, realtime gegevens te leveren met minimale eisen op het gebied van massa, volume en energieverbruik. Daarom heeft het team van Los Alamos de Compact Space Plasma Analyzer gecreëerd.

Gemotiveerd door de vooruitgang op het gebied van CubeSats en fiscale beperkingen op het ontwerp en de lancering van ruimtevaartuigen, werd de goedkope, robuuste sensor van Los Alamos ontwikkeld om real-time monitoring van het ruimteweer te bieden, de oplossing van afwijkingen van ruimtevaartuigen te ondersteunen en waardevolle gegevens te verschaffen over de lokale ruimteomgeving en ruimtevaartuigen. lading, die een direct gevolg is van de interacties van geladen deeltjes met materialen van ruimtevaartuigen.

De compacte analysator kan worden geïmplementeerd als primaire lading op CubeSats of als extra lading op grotere voertuigen. Dit maakt de inzet mogelijk van constellaties van ruimteweersensoren die meerpuntsmetingen van de ruimteomgeving kunnen verkrijgen als functie van ruimtelijke en temporele verschijnselen. De inzet van een dergelijke constellatie heeft het potentieel om ons begrip van het ruimteweer fundamenteel te verbeteren.

"Het voorspellen van ruimteweer maakt potentiële kostenbesparingen in de orde van honderden miljoenen mogelijk op gebieden variërend van ruimtevaartoperaties tot luchtvaart en elektriciteitsnetwerken op de grond", aldus Maldonado.

De Compact Space Plasma Analyzer kan ook een beter inzicht verschaffen in de fysische verschijnselen en processen van zonnewind, magnetosferische en ionosferische wetenschap, lokale weersvoorspellingen in de ruimte en het oplossen van afwijkingen in ruimtevaartuigen.

Geleverd door Los Alamos Nationaal Laboratorium