L'équipe petitSat dirigée par Goddard fonde sa mission sur un CubeSat 6U -- Dellingr. Les ingénieurs de Goddard ont développé ce petit satellite pour montrer que les CubeSats pouvaient être à la fois fiables et rentables tout en collectant des données scientifiques convaincantes. L'appareil de couleur noire en haut du modèle Dellingr 3-D représente le spectromètre de masse ionique neutre qui vole également sur petitSat. Crédit :NASA/W. Hrybyk
Déterminer comment les bulles de plasma et les gouttes s'affectent les unes les autres et, finalement, la transmission des communications, GPS, et les signaux radar dans l'ionosphère terrestre seront le travail d'une mission CubeSat récemment sélectionnée.
Une équipe de scientifiques et d'ingénieurs de la NASA, dirigé par Jeffrey Klenzing et Sarah Jones, scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a récemment obtenu un financement de la NASA pour construire les améliorations plasma dans le satellite ionosphère-thermosphère. La mission, également connu sous le nom de petitSat, est un précurseur d'une éventuelle mission de classe Explorer et exploite plusieurs technologies soutenues par la R&D, y compris le bus satellite lui-même.
Lors de son lancement depuis la Station spatiale internationale en 2021, la mission étudiera les irrégularités de densité dans l'ionosphère des moyennes et basses latitudes, qui occupe une infime fraction de l'atmosphère et est essentiellement une couche ionisée coexistant avec la thermosphère à environ 50 à 250 milles au-dessus de la surface de la Terre.
L'ionosphère est un plasma, un gaz ionisé constitué d'ions positifs et d'électrons libres. Il est important pour la communication radio longue distance car il renvoie les ondes radio vers la Terre. Par conséquent, toute perturbation de la densité du plasma interfère avec les signaux GPS et radar.
Ces perturbations ou irrégularités se présentent sous la forme d'épuisements ou de bulles ionosphériques, structures contenant moins d'électrons, et des améliorations ou des gouttes qui contiennent un plus grand nombre d'électrons. "Toutes ces irrégularités peuvent fausser la transmission des ondes radio, " dit Klenzing, l'enquêteur principal de la mission.
Blobs et bulles :une histoire différente
Des études antérieures sur les gouttes indiquent qu'elles peuvent être le résultat direct de la formation de bulles près de l'équateur géomagnétique, dit Klenzing. D'autres remarques, cependant, raconter une histoire différente. Les taches peuvent être observées dans les régions où les bulles ne s'étendent pas et peuvent se former lorsque les bulles ne s'étendent pas.
PetitSat pilote une version du spectromètre de masse ionique-neutre développé par Goddard (à gauche) et du capteur de dérive ionique à retardement quadrillé fourni par l'université. Crédit :NASA
Ils suggèrent que de multiples mécanismes sont en jeu, y compris les ondes rapides provenant de la thermosphère, une couche atmosphérique neutre chaude où réside la majeure partie de l'ionosphère. En réalité, ces structures thermosphériques en forme d'onde créent des ondes dans l'ionosphère par traînée ionique neutre - un phénomène appelé perturbations ionosphériques itinérantes à moyenne échelle, ou MSTID. Les MSTID résultants créent des champs électriques qui peuvent transporter l'énergie de l'hémisphère d'été à l'hémisphère d'hiver. On pense que les gouttes de plasma observées sont la conséquence de ces champs électriques.
"Notre mission étudiera le lien entre ces deux phénomènes :des mesures de densité de plasma améliorées, ou des gouttes, et l'action des vagues dans la thermosphère, " a déclaré Klenzing.
Découvrir, l'équipe pilotera deux instruments :une version du spectromètre de masse ionique-neutre développé par Goddard, ou INMS, le plus petit spectromètre de masse au monde à avoir volé sur ExoCube, une mission CubeSat parrainée par la National Science Foundation et le Gridded Retarding Ion Drift Sensor, ou GRILLES, fourni par Utah State University et Virginia Tech.
Le spectromètre de masse mesurera les densités d'une variété de particules dans les parties supérieures de l'atmosphère terrestre, observer comment ces densités changent en réponse aux cycles quotidiens et saisonniers. L'instrument fourni par l'université, pendant ce temps, mesurera la distribution, mouvement, et la vitesse des ions.
Mission basée sur Dellingr
L'équipe intégrera ses instruments sur un vaisseau spatial basé sur Dellingr. Une équipe d'ingénieurs Goddard a spécialement créé ce CubeSat 6U pour démontrer que ces petits engins pouvaient être fiables et rentables tout en fournissant une science convaincante. Dellingr, qui porte également l'INMS, magnétomètres, et d'autres technologies, devrait être lancé en août.
Contrairement à Dellingr dont les panneaux solaires sont montés sur le côté de l'engin spatial, petitSat pilotera des panneaux solaires déployables, une amélioration qui permettra aux opérateurs de mission de pointer plus facilement les panneaux vers le soleil pour recharger les batteries. Il transportera également un suiveur d'étoiles plus avancé, dit Jones, le chercheur principal de l'INMS.
Lorsque petitSat sera déployé à 249 milles au-dessus de la Terre, conformément à l'orbite de la Station spatiale internationale, les données résultantes seront comparées à celles recueillies par d'autres ressources terrestres et spatiales, dit Klenzing. « Par l'analyse comparative, nous allons clore notre question scientifique clé :quel est le lien entre les améliorations plasmatiques et les MSTID. Nous avons étudié des morceaux, mais nous n'avons jamais eu une gamme complète d'instruments."
