Les bancs d'essai de l'environnement spatial de la NASA, ou SET, lancera en juin 2019 sa mission d'étude des moyens de mieux protéger les satellites dans l'espace. SET se rendra dans l'espace à bord d'un vaisseau spatial du laboratoire de recherche de l'US Air Force à bord d'une fusée SpaceX Falcon Heavy depuis le Kennedy Space Center de la NASA en Floride.

SET étudie la nature même de l'espace lui-même - qui n'est pas complètement vide, mais débordant de radiations et comment elles affectent les vaisseaux spatiaux et l'électronique en orbite. Les particules énergétiques du Soleil ou de l'espace lointain peuvent provoquer des dommages à la mémoire ou des perturbations informatiques sur les engins spatiaux, et au fil du temps, dégrader le matériel. SET cherche à mieux comprendre ces effets afin d'améliorer la conception des engins spatiaux, ingénierie, et opérations, et éviter de futures anomalies. La protection des engins spatiaux est un élément clé de la mission de la NASA alors que le programme Artemis de l'agence cherche à explorer la Lune et au-delà.

« Comme le rayonnement spatial est l'un des principaux dangers rencontrés par les missions spatiales, rechercher des moyens d'améliorer leurs capacités à survivre dans ces environnements difficiles augmentera la capacité de survie des missions proches de la Terre ainsi que des missions vers la Lune et Mars, " a déclaré Reggie Eason, Chef de projet SET au siège de la NASA à Washington.

SET vise une partie de l'espace proche de la Terre appelée la région des fentes :l'écart entre deux des vastes ceintures de rayonnement de la Terre, également connu sous le nom de ceintures de Van Allen. Les ceintures de Van Allen en forme de beignet bouillonnent de rayonnement piégé par le champ magnétique terrestre. Là où les orbites SET sont considérées comme plus calmes, mais connu pour varier pendant les tempêtes météorologiques spatiales extrêmes entraînées par le Soleil. Combien ça change exactement, et à quelle vitesse, reste incertain.

"Il n'y a pas eu trop de mesures pour nous dire à quel point les choses vont mal dans la région des machines à sous, ", a déclaré Michael Xapsos. Xapsos est l'un des deux membres de l'équipe scientifique du projet SET aux côtés de l'astrophysicien Yihua Zheng au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est pourquoi nous allons là-bas. Avant d'y installer des satellites, vous devez être conscient de la variabilité de l'environnement, " dit Xapsos.

La région des créneaux est attrayante pour les satellites, en particulier les satellites de navigation et de communication, car à partir d'environ 12, 000 milles plus haut, il offre non seulement un environnement de rayonnement relativement convivial, mais aussi une vue large de la Terre. Lors d'orages magnétiques intenses, cependant, les particules énergétiques de la ceinture extérieure peuvent déferler dans la région de la fente.

SET étudiera la région de la fente, fournissant certaines des premières mesures météorologiques quotidiennes de ce quartier particulier dans l'espace proche de la Terre. La mission étudie également dans les moindres détails comment les rayonnements endommagent les instruments et teste différentes méthodes pour les protéger, aider les ingénieurs à construire des pièces mieux adaptées aux vols spatiaux.

« Les appareils électroniques de nos jours sont si petits, compliqué et rapide, " dit Xapsos. Plus un appareil est petit, plus il est vulnérable aux dommages causés par les radiations, et plus il est difficile de prédire ses performances dans l'espace. "SET va nous permettre de mieux comprendre ce qui se passe lorsqu'un ion frappe un appareil, et d'améliorer les modèles de fréquence à laquelle ces perturbations se produisent. »

Il existe deux types de dommages causés par les radiations que SET étudie. Les premiers sont connus sous le nom d'effets d'événement unique, c'est-à-dire que se passe-t-il lorsqu'un ion de haute énergie accéléré par une éruption solaire ou d'un rayon cosmique galactique transperce l'électronique. Ces grèves se produisent au hasard, une particule à la fois, et charger un circuit avec une charge électrique supplémentaire. Le résultat peut être un retournement de données—en code binaire, par exemple, retourner un 0 à un 1—cela affecte la mémoire stockée ou les programmes qui exécutent le vaisseau spatial. De nombreux engins spatiaux sont équipés pour se remettre de ces accrocs, mais au pire, ils peuvent provoquer des pannes du système et des dommages catastrophiques.

Mais ces coups dramatiques ne sont pas la seule préoccupation :un rayonnement plus doux au fil du temps dégrade également les circuits. Particules chargées piégées dans les ceintures de rayonnement électronique météorologique, réduisant progressivement leurs performances au fur et à mesure qu'ils restent en orbite.

Le SET est équipé d'un moniteur de météo spatiale et de trois expériences de circuits imprimés, chacune pas plus grande qu'une carte postale, pour étudier les deux types de dommages.

CREDANCE - abréviation de Cosmic Radiation Environment Dosimetry and Charging Experiment - est le moniteur de météo spatiale de SET, construit pour surveiller les rayons cosmiques et les particules dans les ceintures de rayonnement. Ce sont les fragments d'atomes à haute énergie qui peuvent percer les parois des engins spatiaux, endommager l'électronique.

Deux expériences de circuits imprimés étudient également les effets d'événements uniques. COTS-2—standing for Commercial Off the Shelf—collects information on the frequency of single event effects and how to mitigate them, especially in specialized computer chips. DIME—short for the Dosimetry Intercomparison and Miniaturization Experiment—consists of two separate boards that together demonstrate six different ways to measure space radiation using affordable, commercially available parts. The experiment can help future missions decide the best way to monitor radiation for their spacecraft.

Another circuit board experiment focuses on total radiation dose. ELDRS—short for Enhanced Low Dose Rate Sensitivity—is named for the mystery it studies:the ELDRS effect. This is what engineers call the intensified damage that certain types of electronics face when exposed to mild radiation over time—as opposed to the lesser damage experienced if exposed to the same total dose all at once. Information from this experiment will help improve test methods on Earth to make electronics space-ready.

Ensemble, the SET experiments will expand our understanding of the near-Earth space environment and how its radiation impacts instruments. "SET data will directly go into improving our models so we can better evaluate the radiation environment future missions will encounter, " said Goddard aerospace engineer Megan Casey. Models are a key component in selecting and testing any electronics destined for spaceflight.

SET is part of the Space Environment Effects (SFx) experiment, one of three experiments on board the Demonstration and Science Experiments, or DSX, spacecraft being launched by the U.S. Air Force.

DSX is launching as part of the Space Test Program-2 (STP-2) mission, managed by the U.S. Air Force Space and Missile Systems Center (SMC). SET is one of four NASA missions on this STP-2 launch—all of which are dedicated to improving technology in space. DSX separates from the launch vehicle approximately 3.5 hours after launch.

SET is the latest addition to NASA's fleet of heliophysics observatories. NASA heliophysics missions study a vast interconnected system from the Sun to the space surrounding Earth and other planets, and to the farthest limits of the Sun's constantly flowing stream of solar wind. SET's observations provide key information on the Sun's effects on our spacecraft, enabling further exploration of space.