Na zestien jaar onderzoek naar de hoogste wolken van de aarde ten behoeve van de mensheid – polaire mesosferische wolken – vanuit een baan zo'n 560 kilometer boven de grond, is de missie Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) van NASA ten einde gekomen.

Aanvankelijk gepland voor een missie van twee jaar, werd AIM talloze keren verlengd vanwege het hoge wetenschappelijke rendement. Hoewel AIM door de jaren heen met hindernissen te maken heeft gehad – van softwareproblemen tot hardwareproblemen – heeft een ongelooflijk toegewijd team het ruimtevaartuig veel langer draaiende gehouden dan iemand had kunnen verwachten.

Op 13 maart 2023 viel de batterij van het ruimtevaartuig uit na een aantal jaren van afnemende prestaties. Er zijn meerdere pogingen ondernomen om het ruimtevaartuig van stroom te voorzien, maar er konden geen verdere gegevens worden verzameld, dus de missie is nu beëindigd.

"AIM was toegewijd aan het bestuderen van het atmosferische gebied dat grenst aan onze atmosfeer en de ruimte", zegt AIM-missiewetenschapper Diego Janches van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "De hulp van AIM om deze regio te begrijpen is van cruciaal belang geweest voor het verschaffen van inzicht in de manier waarop de lagere atmosfeer het ruimteweer beïnvloedt."

Ze staan ​​bekend als nachtschijnende of nachtlichtende wolken en worden tijdens de zomermaanden in de schemering gezien, meestal op hoge breedtegraden nabij de Noord- en Zuidpool. Vóór de missie wisten wetenschappers dat dit soort wolken varieerde afhankelijk van de breedtegraad, het seizoen en de zonneactiviteit, maar ze wisten niet waarom. Deze missie werd gelanceerd om de variaties te begrijpen en te bestuderen waarom wolken ontstaan ​​en hun verband met klimaatverandering, door de thermische, chemische en andere eigenschappen te meten van de omgeving waarin de wolken zich vormen.

"NASA's AIM is een ongelooflijk succesvolle missie geweest", zegt Scott Bailey, hoofdonderzoeker en professor van AIM aan Virginia Tech. "Het heeft kernvragen beantwoord die ons hebben geholpen te begrijpen hoe nachtlichtende wolken en atmosferische zwaartekrachtgolven variëren in de tijd en locatie."

Door de jaren heen heeft AIM veel grote ontdekkingen gedaan. Gegevens van de missie hebben tot nu toe geleid tot bijna 400 peer-reviewed publicaties. Dit omvat bevindingen over hoe deze wolken kunnen worden gecreëerd door meteoorrook en waterdamp uit raketuitlaatgassen, hoe gebeurtenissen nabij het aardoppervlak veranderingen in de wolken kunnen veroorzaken, en hoe ijs hoog in de atmosfeer mysterieuze radarecho's kan veroorzaken, die in bepaalde gebieden worden gecreëerd. regio's van de atmosfeer tijdens de zomer.

Naarmate de missie vorderde, realiseerden wetenschappers zich dat de gegevens van AIM ook konden worden gebruikt om golvingen in de lucht te bestuderen die atmosferische zwaartekrachtgolven worden genoemd. Deze golven brengen momentum en energie over terwijl ze door de atmosfeer reizen. Ze koppelen weersgebeurtenissen aan het aardoppervlak aan atmosferische verstoringen die zich ver weg van de oorspronkelijke gebeurtenis voordoen, ook in het bovenste deel van de atmosfeer, waar ze GPS-signalen kunnen verstoren.

"We hebben veel problemen gehad, maar we hebben nog steeds een ongelooflijke hoeveelheid gegevens van AIM gekregen dankzij ons werkelijk uitstekende, heldhaftige en hardwerkende team dat er elke keer weer doorheen komt", zei Bailey.

De eerste hindernissen van AIM begonnen pas maanden na de lancering in 2007, toen de telecommunicatie-ontvanger af en toe defect begon te raken. Door slim gebruik te maken van radiosignalen kon het team het ruimtevaartuig herprogrammeren om in morsecode te communiceren, waardoor de communicatie in stand bleef, zelfs nadat de ontvanger niet meer werkte.

Hoewel de communicatie met het ruimtevaartuig duizenden keren langzamer werd dan gepland, kon AIM nog steeds metingen uitvoeren en 99% van de verzamelde gegevens naar huis sturen.

Kort daarna stuitte het ruimtevaartuig opnieuw op een missiebedreigend probleem. Het ruimtevaartuig stuurde zichzelf herhaaldelijk naar de veilige modus, waardoor het ruimtevaartuig effectief werd uitgeschakeld en een tijdrovende reeks taken nodig was om opnieuw op te starten. Maar nogmaals, de ingenieurs konden nieuwe software naar het ruimtevaartuig uploaden om het probleem te omzeilen en AIM functioneel te houden. De nieuwe softwarepatch heeft sindsdien meer dan duizend van dergelijke incidenten op het ruimtevaartuig voorkomen.

In 2019 begon de batterij van AIM achteruit te gaan, maar dankzij grote inspanningen en vindingrijkheid hield het missieoperatieteam het batterijvermogen in stand, waardoor het ruimtevaartuig gegevens kon blijven retourneren. Begin 2023 ondervond de batterij een aanzienlijke prestatievermindering, wat betekende dat het ruimtevaartuig niet regelmatig opdrachten kon ontvangen of gegevens kon verzamelen. Helaas kon dit hardwareprobleem niet op afstand worden gerepareerd, en in maart 2023 stopte de satelliet uiteindelijk met het verzamelen van gegevens.

"We zijn bedroefd om te zien dat AIM het einde van zijn levensduur heeft bereikt, maar het is verbazingwekkend hoe lang het heeft geduurd", zei Bailey. "Het heeft ons meer gegevens en inzicht gegeven in nachtlichtende wolken en atmosferische zwaartekrachtgolven dan we ooit hadden kunnen hopen."

Hoewel het ruimtevaartuig de laatste nachtelijke wolken heeft gezien, zullen wetenschappers de gegevens van AIM nog jaren blijven bestuderen. Wat het ruimtevaartuig zelf betreft:het zal langzaam zijn baanhoogte verliezen en opbranden wanneer het in 2026 weer in de atmosfeer terugkeert.

"Er zijn nog steeds gigabytes en gigabytes aan AIM-gegevens om te bestuderen", zegt Cora Randall, plaatsvervangend hoofdonderzoeker en senior onderzoekswetenschapper van AIM bij het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica in Boulder, Colorado. "En naarmate onze modellen en rekenmogelijkheden blijven verbeteren, zullen mensen nog veel meer ontdekkingen doen met behulp van de AIM-datasets."

Aangeboden door NASA's Goddard Space Flight Center