Le déploiement d'E-TBEx est testé au Michigan Exploration Lab. La construction et le test des E-TBEx CubeSats ont été particulièrement complexes en raison des multiples antennes et panneaux solaires qui se déploient après le lancement. Crédit :Université du Michigan/Laboratoire d'exploration du Michigan
Les jumeaux E-TBEx CubeSats de la NASA, abréviation de Enhanced Tandem Beacon Experiment, devraient être lancés en juin 2019 à bord du lancement du Space Test Program-2 du ministère de la Défense. Le lancement comprend un total de 24 satellites du gouvernement et des institutions de recherche. Ils seront lancés à bord d'un SpaceX Falcon Heavy depuis le complexe de lancement historique 39A du Kennedy Space Center de la NASA en Floride.
Les E-TBEx CubeSats se concentrent sur la façon dont les signaux radio qui traversent la haute atmosphère terrestre peuvent être déformés par des bulles structurées dans cette région, appelé l'ionosphère. Particulièrement problématique au-dessus de l'équateur, ces distorsions peuvent interférer avec les communications militaires et aériennes ainsi que les signaux GPS. Plus nous en apprendrons sur la façon dont ces bulles évoluent, plus nous pouvons atténuer ces problèmes, mais pour le moment, les scientifiques ne peuvent pas prédire quand ces bulles se formeront ou comment elles changeront au fil du temps.
"Ces bulles sont difficiles à étudier depuis le sol, " a déclaré Rick Doe, responsable du programme charge utile de la mission E-TBEx chez SRI International à Menlo Park, Californie. "Si vous voyez que les bulles commencent à se former, ils se déplacent ensuite. Nous étudions l'évolution de ces caractéristiques avant qu'elles ne commencent à déformer les ondes radio traversant l'ionosphère pour mieux comprendre la physique sous-jacente."
L'ionosphère est la partie de la haute atmosphère terrestre où les particules sont ionisées, ce qui signifie qu'elles sont séparées en une mer de particules positives et négatives, appelé plasma. Le plasma de l'ionosphère est mélangé à des gaz neutres, comme l'air que nous respirons, ainsi, la haute atmosphère terrestre et les bulles qui s'y forment répondent à un mélange complexe de facteurs.
Parce que ses particules ont une charge électrique, le plasma dans cette région réagit aux champs électriques et magnétiques. Cela rend l'ionosphère sensible à la météo spatiale :conditions dans l'espace, y compris la modification des champs électriques et magnétiques, souvent influencé par l'activité du Soleil. Les scientifiques pensent également que les ondes de pression lancées par les grands systèmes orageux peuvent se propager dans la haute atmosphère, créant des vents qui façonnent la façon dont les bulles se déplacent et changent. Cela signifie que l'ionosphère - et les bulles - sont façonnées par la météo terrestre et la météo spatiale.
Les E-TBEx CubeSats envoient des signaux de radiobalise à trois fréquences, proches de celles utilisées par les satellites de communication et GPS, aux stations de réception au sol, à quel point les scientifiques peuvent détecter des changements infimes dans la phase ou l'amplitude des signaux. Ces perturbations peuvent ensuite être cartographiées jusqu'à la région de l'ionosphère par laquelle elles sont passées, donner aux scientifiques des informations sur la façon dont ces bulles se forment et évoluent.
Cette visualisation montre la densité relative de certaines particules dans l'ionosphère terrestre. Les E-TBEx CubeSats exploreront comment les signaux des satellites vers la Terre peuvent être perturbés lorsqu'ils traversent cette région. Crédit :NASA
"Tous les signaux sont créés en même temps - avec la même phase - vous pouvez donc dire comment ils se déforment en passant à travers les bulles, " dit Doe. " Alors, en regardant les distorsions, vous pouvez récupérer des informations sur la quantité de rugosité et la densité des bulles."
Les données produites par les jumeaux CubeSats sont complétées par des balises similaires à bord des six satellites COSMIC-2 de la NOAA. Comme les CubeSats E-TBEx, les balises COSMIC-2 envoient des signaux à trois fréquences, légèrement différentes de celles utilisées par E-TBEx, aux stations de réception au sol. La combinaison des mesures des huit satellites donnera aux scientifiques la possibilité d'étudier certaines de ces bulles sous plusieurs angles en même temps.
La balise d'E-TBEx a été construite par une équipe de SRI International, qui a également conçu et fabriqué les balises sur COMSIC-2. Les CubeSats E-TBEx ont été développés avec le Michigan Exploration Lab de l'Université du Michigan à Ann Arbor. La conception, fabrication, l'intégration et les tests ont été effectués principalement par des équipes d'étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs.
« Construire et tester E-TBEx était assez complexe en raison du nombre de pièces déployables, " dit James Cutler, un professeur d'ingénierie aérospatiale à l'Université du Michigan qui a dirigé les équipes d'étudiants qui ont travaillé sur E-TBEx. "La charge utile est essentiellement une station radio volante, nous avons donc cinq antennes à déployer—quatre avec deux segments chacune—et, aussi, quatre panneaux solaires."
Ce que les scientifiques apprennent d'E-TBEx pourrait aider à développer des stratégies pour éviter la distorsion du signal, par exemple, permettre aux compagnies aériennes de choisir une fréquence moins sujette aux perturbations, ou laisser l'armée retarder une opération clé jusqu'à ce qu'une bulle ionosphérique potentiellement perturbatrice soit passée.
STP-2 est géré par l'US Air Force Space and Missile Systems Center. La mission du ministère de la Défense démontrera les capacités de la fusée Falcon Heavy tout en livrant des satellites sur plusieurs orbites autour de la Terre pendant environ six heures. Ces satellites comprennent trois projets supplémentaires de la NASA visant à améliorer la conception et les performances des futurs engins spatiaux.
