Un satellite de l'Air Force lancé en orbite cette semaine via la fusée Falcon Heavy de SpaceX transporte un instrument construit par les chercheurs d'UMass Lowell pour mener des expériences dans l'espace.
L'espace est un endroit dur et dangereux. Hormis les températures extrêmes, vide poussé et bombardement de rayons cosmiques, il existe également des particules de très haute énergie, appelées « électrons tueurs », qui peuvent constituer un danger pour la santé des astronautes et raccourcir la durée de vie des satellites en orbite. Ces électrons font l'objet des recherches menées par UMass Lowell via le satellite.
"Ces électrons, voyageant presque à la vitesse de la lumière, sont capables d'endommager l'électronique sensible des satellites et d'exposer les astronautes à de fortes doses de rayonnement, " a déclaré le professeur de physique UMass Lowell, Paul Song, du laboratoire de sciences spatiales de l'université.
Pour aider à comprendre comment ces électrons nocifs sont générés et, par conséquent, comment les atténuer, l'Air Force Research Laboratory (AFRL) a attribué un contrat de trois ans à une équipe de chercheurs de l'UMass Lowell dirigée par Song pour soutenir la mission de démonstration et d'expériences scientifiques (DSX) de l'Air Force dans les ceintures de radiation de la Terre. L'objectif du DSX est d'explorer le rôle de « l'interaction onde-particule » dans la dynamique de ces électrons tueurs.
Le projet a commencé il y a plus d'une décennie pour étudier les processus physiques possibles impliqués avec les électrons. L'équipe UMass Lowell, puis sous la direction du professeur émérite Bodo Reinisch, conçu et construit un émetteur d'ondes radio spatiales de haute puissance dans le cadre de l'expérience d'interaction des particules d'onde du DSX. On s'attend à ce que les ondes transmises interagissent avec les électrons tueurs. L'émetteur, qui est l'un des principaux instruments à bord du satellite DSX, enverra des transmissions à très basse fréquence (VLF) dans l'espace à l'aide d'une longue antenne dipôle qui mesure plus de 260 pieds lorsqu'elle est déployée.
Au cours de la mission, les chercheurs d'UMass Lowell aideront à faire fonctionner l'émetteur VLF et à analyser les données résultantes au Space Science Lab sur le campus.
"Notre objectif est de mieux comprendre le processus d'interaction onde-particule, " dit Song.
Le satellite DSX lancé depuis Cap Canaveral, Floride., à l'aide d'un SpaceX Falcon Heavy, le même propulseur de fusée utilisé par le PDG de SpaceX, Elon Musk, pour envoyer son mannequin Tesla Roadster et Starman en orbite en février de l'année dernière. Le lancement réussi de cette semaine est parmi les plus compliqués et les plus difficiles dans l'espace, car il comprenait 24 satellites différents, dont DSX est le plus grand et a été le dernier à se déployer. Avec DSX maintenant dans son orbite prévue, le déploiement et le test des instruments, parmi lesquels l'instrument construit par UMass Lowell est le plus grand, prendra des semaines.
En plus de Song, les autres membres de l'équipe UMass Lowell comprennent le professeur de recherche Ivan Galkin, qui est diplômé de l'UMass Lowell ; Professeur de recherche Jiannan Tu; et la majeure en physique Brianna Croteau de Lowell, qui est également un cadet de l'Air Force ROTC à UMass Lowell.
"Mon rôle est de participer à l'analyse des données au Space Science Lab pour mon projet capstone, " dit Croteau, qui sera commissionné en tant qu'officier de l'Air Force après avoir obtenu son diplôme l'année prochaine. "Être capable de faire de vraies recherches et de travailler sur une vraie mission spatiale de l'Air Force tout en étant un étudiant de premier cycle et un cadet est tellement incroyable. C'est formidable de savoir que je fais un vrai travail pour aider l'Air Force. C'est un tremplin majeur. dans ma future carrière militaire et c'est très humiliant de travailler avec et d'apprendre des experts sur ce projet. C'est une opportunité incroyable et je suis tellement heureux d'avoir pu en faire partie.
Comment les bons électrons vont mal
Depuis les années 1960, les scientifiques savent que lors d'une violente tempête géomagnétique, le vent solaire - un flux continu à grande vitesse de particules chargées du soleil - impacte et comprime le côté diurne de la magnétosphère terrestre, la région autour de la planète contrôlée par son champ magnétique. Certaines de ces particules deviennent hautement énergisées du côté nocturne de la magnétosphère par des processus qui restent à l'étude. Suite à une tempête, les électrons peuvent être excités jusqu'à un million d'électrons-volts ou plus et accélérés jusqu'à 94 % de la vitesse de la lumière, plus de 280, 000 kilomètres par seconde.
Le satellite DSX est sur une orbite elliptique qui le portera à une altitude de 6, 000 kilomètres à son col le plus proche et 12, 000 kilomètres au maximum. Cela permettra au satellite de voler à travers les ceintures de radiations intérieure et extérieure de Van Allen qui entourent la Terre tout en collectant des données précieuses, selon Song. La mission DSX devrait durer un an.
Le rôle d'UMass Lowell dans la mission DSX repose sur le succès et la capacité d'ingénierie démontrés par des chercheurs universitaires lors d'une mission spatiale antérieure. Les scientifiques du laboratoire UMass Lowell Space Science Lab ont conçu, construit et exploité le Radio Plasma Imager pour le satellite IMAGE de la NASA, qui a été lancé en 2000 et a transmis des données pendant près de six ans avant que les contrôleurs au sol ne le perdent soudainement en contact en 2005. L'année dernière, La NASA a pu rétablir le contact radio avec IMAGE, quoique très faiblement.
