GTOSat - fournira non seulement des observations clés sur les ceintures de rayonnement écologiquement interdites qui encerclent la Terre, il fournira les premières étapes d'une nouvelle vision technologique.

Cette mission de premières servira d'éclaireur pour de nouvelles technologies tolérantes aux rayonnements qui pourraient aider les scientifiques à réaliser un rêve longtemps recherché :déployer une constellation de petits satellites au-delà de l'orbite terrestre basse pour rassembler simultanément, mesures multipoints de la magnétosphère en constante évolution de la Terre, qui protège la planète de l'assaut constant des particules chargées ruisselant du Soleil.

Par ailleurs, ce sera le premier CubeSat à fonctionner en orbite de transfert géostationnaire, ou GTO - dont il tire son nom - et le premier à utiliser le dernier, version plus robuste du bus de vaisseau spatial Dellingr développé par la NASA, le Dellingr-X.

NASA HTIDeS Awards GTOSat et autres

"La troisième fois est un charme, " a déclaré Larry Kepko, un scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Il avait déjà essayé d'obtenir un financement dans le cadre du programme Heliophysics Technology and Instrument Development for Science de l'agence, ou HTIDES, programme pour construire et lancer la mission. En plus de GTOSat, le programme HTIDeS a financé quatre autres missions CubeSat, 13 enquêtes fusées-sondes et ballons, et 12 efforts de développement d'instruments.

Lancement prévu début 2021, le GTOSat de 4,5 millions de dollars recueillera des mesures à partir d'une orbite terrestre hautement elliptique qui est une orbite de transfert standard pour les satellites de communication fonctionnant en orbite géostationnaire environ 22, 000 milles de la Terre. De cet endroit, GTOSat utilisera ses deux instruments embarqués pour mesurer les particules à haute énergie qui proviennent probablement du vent solaire et des rayons cosmiques.

Ces particules tournent, rebondir, et dérive à travers deux concentriques, anneaux en forme de beignet appelés les ceintures de Van Allen, descendant parfois dans l'atmosphère terrestre ou s'échappant dans l'espace. Nommé pour James Van Allen, leur découvreur, ces ceintures de rayonnement sont situées dans la région intérieure de l'environnement magnétique de la Terre, la magnétosphère. Là, ils gonflent et rétrécissent au fil du temps dans le cadre d'un système spatial et météo beaucoup plus vaste qui peut perturber les satellites et les communications GPS, menacer la santé et la sécurité des astronautes travaillant en orbite terrestre basse, ou même, lorsque cela est extrême, interférer avec le réseau électrique.

"Ces particules énergétiques peuvent endommager les engins spatiaux et présenter des risques importants pour la santé des astronautes, " a déclaré Lauren Blum, chercheuse principale de GTOSat, un scientifique Goddard qui a soumis la proposition gagnante. "Cette région de l'espace n'est pas seulement scientifiquement intéressante. Elle nous affecte directement ici sur Terre."

Actuellement, Les sondes Van Allen de la NASA, la deuxième mission du programme Living With a Star de la NASA, fournissent un aperçu sans précédent de la dynamique physique des ceintures de radiation. Cependant, les deux sondes, lancé en 2012, sont à court de carburant et devraient prendre leur retraite dans quelques années. GTOSat fournira de nouvelles données une fois la mission Van Allen Probes terminée, dit Blum.

Dellingr-X propose une solution

Pour continuer à collecter les mesures des ceintures de Van Allen, cependant, l'équipe GTOSat devait s'assurer que le bus de l'engin spatial et ses instruments pouvaient résister à un environnement hostile plus grand, les engins spatiaux plus traditionnels, comme les sondes Van Allen, sont construits pour tolérer. Une mission CubeSat réussie exigeait que son matériel et ses logiciels soient prêts à tolérer l'assaut de particules chargées, qui peut détruire l'électronique et finalement mettre fin aux missions, Blum a dit, ajoutant qu'à ce jour, la plupart des missions CubeSat fonctionnent bien en dessous de l'altitude des ceintures de Van Allen.

Le vaisseau spatial Dellingr-X offrait la solution parfaite.

Une suite au Dellingr original de la taille d'une boîte à chaussures que les ingénieurs ont spécialement conçu pour être moins cher, plus fiable que la plupart des engins spatiaux CubeSat, et capable d'exécuter une science de classe NASA, Dellingr-X ajoute un nouveau niveau de capacité.

Les systèmes de commande et de traitement des données et d'alimentation électrique très importants de Dellingr-X seront tolérants aux rayonnements ; en d'autres termes, they will be able to withstand high-energy particle hits that sometimes cause electronic systems to latch-up and draw too much current.

Both technologies were developed under the Goddard Modular SmallSat Architecture, or GMSA, programme, which the center initiated to create overarching system designs and technologies to dramatically reduce mission risks without significantly increasing the cost of smaller platforms.

Future Missions to Benefit

Enabling GTOSat isn't the only benefit of these new GMSA technologies, Kepko said.

NASA is studying a couple constellation-type missions that might employ as many as 36 SmallSats—spacecraft larger than CubeSats but smaller and less expensive than more traditional satellites—in multiple locations within the magnetosphere that encompasses the Van Allen belts. Dellingr spacecraft wouldn't be appropriate for these types of missions due to their small size, but a GMSA-based SmallSat weighing between 110-220 pounds would be, il a dit.

As a pathfinding mission, the relatively inexpensive GTOSat will demonstrate these new technologies and give them flight heritage, il ajouta. "This paves the way and opens the door to eventually flying multiple satellites in a SmallSat constellation beyond low-Earth orbit—something I've waited my entire career to happen but hasn't because it's prohibitively expensive to build and fly multiple, more traditional spacecraft."