Le 4 janvier, 2019, à 4 h 37 HNE la mission CAPER-2 lancée depuis le centre spatial Andøya à Andenes, Norvège, sur une fusée-sonde Black Brant XII à 4 étages. Atteignant un apogée de 480 milles de haut avant de s'abattre dans la mer Arctique, la fusée a survolé des aurores boréales actives, ou aurores boréales, pour étudier les ondes qui accélèrent les électrons dans notre atmosphère.

CAPER-2, abréviation de Cusp Alfvén et Plasma Electrodynamics Rocket-2, est une mission de fusée-sonde — un type de vaisseau spatial qui transporte des instruments scientifiques à court, voyages ciblés dans l'espace avant de retomber sur Terre. En plus de leurs prix relativement bas et de leur temps de développement rapide, les fusées-sondes sont idéales pour se lancer dans des événements transitoires, comme la formation soudaine des aurores boréales, ou aurores boréales.

Pour les scientifiques de CAPER-2, voler à travers une aurore donne un aperçu d'un processus aussi fondamental que complexe :comment les particules s'accélèrent-elles dans l'espace ? La NASA étudie ce phénomène dans le but de mieux comprendre non seulement l'environnement spatial entourant la Terre - et ainsi protéger notre technologie dans l'espace des radiations - mais aussi pour aider à comprendre la nature même des étoiles et des atmosphères dans tout le système solaire et au-delà.

"Dans tout l'univers, vous avez des particules chargées accélérées - dans l'atmosphère du Soleil, dans le vent solaire, dans l'atmosphère d'autres planètes, et dans les objets astrophysiques, " a déclaré Jim LaBelle, physicien de l'espace au Dartmouth College à Hanovre, New Hampshire, et chercheur principal de la mission CAPER-2. "Une aurore nous présente un laboratoire local où nous pouvons observer ces processus d'accélération à portée de main."

Techniquement, l'équipe CAPER-2 s'intéresse à ce qui se passe juste avant qu'une aurore ne commence à briller. électrons, se déversant dans notre atmosphère depuis l'espace, entrer en collision avec les gaz atmosphériques et déclencher la lueur de l'aurore. En quelque sorte, ils prennent de la vitesse en cours de route.

"Au moment où ils s'écrasent dans notre atmosphère, ces électrons voyagent plus de 10 fois plus vite qu'avant, " a déclaré Doug Rowland, physicien de l'espace au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui étudie également l'accélération des particules. "Nous ne comprenons toujours pas la physique fondamentale de la façon dont cela se produit."

L'équipe CAPER-2 s'est concentrée sur un type particulier d'aurore qui se forme pendant la journée. Contrairement à l'aurore nocturne, les aurores diurnes sont déclenchées par des électrons qui arrivent directement du Soleil et nous en savons beaucoup moins à leur sujet.

"Il y a eu une énorme quantité de recherches effectuées sur les aurores nocturnes régulières, mais l'aurore diurne est beaucoup moins étudiée, " a déclaré Craig Kletzing, physicien de l'espace à l'Université de l'Iowa à Iowa City et co-investigateur de la mission. "Il y a de bonnes indications qu'il y a des similitudes et il y a aussi des différences."

L'équipe se concentre sur la façon dont les électrons qui créent les aurores diurnes sont bousculés par les vagues, d'une manière qui peut ou non différer des aurores nocturnes. Deux types d'ondes présentent un intérêt particulier, et ont des effets opposés. les vagues d'Alfvén, nommé d'après le lauréat suédois du prix Nobel Hannes Alfvén qui a prédit leur existence pour la première fois en 1942, sont censés accélérer les électrons. Ces énormes ondes - mesurant des dizaines à des centaines de kilomètres de long d'un sommet à l'autre - se propagent le long des lignes de champ magnétique de la Terre, fouetter les électrons d'avant en arrière.

De l'autre côté se trouvent les vagues de Langmuir, qui sont générés par les électrons eux-mêmes, un processus qui vole une partie de l'énergie des électrons et les ralentit. CAPER-2 embarquera un corrélateur onde-particule haute résolution pour les mesurer, la première mission de fusée-sonde à le faire pour les aurores diurnes.

"C'est très gourmand en données, " a déclaré LaBelle. " C'est unique aux fusées-sondes de pouvoir regarder ce mécanisme avec ce niveau de détail. "

Pour le lancement, l'équipe CAPER-2 s'est rendue dans le nord de la Norvège, l'un des rares endroits qui peut mettre une fusée à portée des aurores diurnes. Tous les jours, le nord de la Norvège tourne sous une ouverture dans le champ magnétique terrestre connue sous le nom de cuspide polaire nord, où les particules du Soleil peuvent se diriger vers notre haute atmosphère.

Rencontrer les aurores là où elles se forment est le meilleur moyen de comprendre les processus physiques qui sont bien trop importants pour être reproduits en laboratoire.

"C'est une sorte de laboratoire naturel, " LaBelle a ajouté. "Nous prenons notre expérience dans deux environnements différents, où les variables sont différentes, puis testez la théorie et répondez aux questions."