Des dizaines d'étudiants de CU Boulder ont conçu et construit le satellite CSSWE CubeSat, qui a été utilisé pour étudier les particules énergétiques dans les ceintures de radiation de Van Allen. Crédit :Université du Colorado
Un mystère vieux de 60 ans concernant la source de certaines particules énergétiques et potentiellement dommageables dans les ceintures de rayonnement de la Terre est maintenant résolu à l'aide des données d'un satellite de la taille d'une boîte à chaussures construit et exploité par des étudiants de l'Université du Colorado à Boulder.
Les résultats de la nouvelle étude indiquent que les électrons énergétiques de la ceinture de rayonnement interne de la Terre - principalement près de son bord interne - sont créés par des rayons cosmiques nés d'explosions de supernovas, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Le professeur Xinlin Li du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de CU Boulder. Les ceintures de radiation de la Terre, connue sous le nom de ceintures de Van Allen, sont des couches de particules énergétiques maintenues en place par le champ magnétique terrestre.
L'équipe a montré qu'au cours d'un processus appelé "désintégration des neutrons de l'albédo des rayons cosmiques" (CRAND), les rayons cosmiques entrant dans l'atmosphère terrestre entrent en collision avec des atomes neutres, créant un "splash" qui produit des particules chargées, y compris les électrons, qui sont piégés par les champs magnétiques de la Terre. Les résultats ont des implications pour comprendre et mieux prévoir l'arrivée d'électrons énergétiques dans l'espace proche de la Terre, qui peuvent endommager les satellites et menacer la santé des astronautes spatiaux, dit Li.
"Nous rapportons la première détection directe de ces électrons énergétiques près du bord intérieur de la ceinture de rayonnement de la Terre, " dit Li, également professeur au département des sciences du génie aérospatial de CU-Boulder. "Nous avons enfin résolu un mystère vieux de six décennies." Un article sur le sujet a été publié dans le numéro du 13 décembre de La nature . L'étude a été financée principalement par la National Science Foundation.
Les chercheurs testent le CubeSat, qui communique avec une station au sol à environ quatre milles de distance. Crédit :Université du Colorado Boulder
Peu de temps après la découverte des ceintures de radiation de Van Allen en 1958, Des scientifiques américains et russes ont conclu que CRAND était probablement la source de protons de haute énergie piégés dans le champ magnétique terrestre. Mais au cours des décennies qui ont suivi, personne n'a réussi à détecter les électrons correspondants qui devraient être produits pendant la désintégration des neutrons.
La mission CubeSat, appelé Colorado Student Space Weather Experiment (CSSWE), abrite un petit, télescope à particules énergétiques pour mesurer le flux de protons énergétiques solaires et d'électrons de la ceinture de rayonnement de la Terre. Lancé en 2012, CSSWE a impliqué plus de 65 étudiants de CU Boulder et a fonctionné pendant plus de deux ans à partir d'une station au sol qu'ils ont construite sur le toit d'un bâtiment LASP sur le campus.
Le CubeSat juste avant son introduction dans l'installation de lancement. Crédit :Université du Colorado Boulder
L'instrument sur CSSWE, appelé le relativiste, La petite expérience intégrée du télescope à électrons et à protons (REPTile) est une version plus petite de REPT, instruments jumeaux développés par une équipe de CU Boulder dirigée par le directeur du LASP et co-auteur de Nature Paper Daniel Baker qui ont été lancés lors de la mission Van Allen Probes 2012 de la NASA.
"C'est vraiment un beau résultat et un grand aperçu dérivé d'un satellite étudiant remarquablement bon marché, illustrant que les bonnes choses peuvent venir en petits paquets, " a déclaré Baker. " C'est une découverte majeure qui a toujours existé, une démonstration que Yogi Berra avait raison lorsqu'il a fait la remarque « Vous pouvez observer beaucoup de choses simplement en regardant. »"
Assembler la seule charge utile scientifique à bord ; il a renvoyé des données de haute qualité, rapport des chercheurs. Crédit :Université du Colorado Boulder
« Ces résultats révèlent, pour la première fois, comment sont créées les particules chargées énergétiques dans l'environnement spatial proche de la Terre, " a déclaré Irfan Azeem, directeur de programme à la Division des sciences atmosphériques et géospatiales de la NSF.
"Les résultats amélioreront considérablement notre compréhension de l'environnement Terre-espace, " Azeem a déclaré. " C'est excitant de voir des CubeSats financés par la NSF construits par des étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs au centre d'une découverte scientifique importante. "
