La NASA a sélectionné une nouvelle mission d'exploration CubeSat pour collecter des données non collectées depuis que l'agence a piloté le Dynamics Explorer au début des années 1980.

La nouvelle mission, appelée Dione d'après l'ancienne déesse grecque des oracles, transportera quatre instruments miniaturisés pour étudier comment les couches atmosphériques supérieures de la Terre réagissent au flux en constante évolution de l'énergie solaire dans la magnétosphère, la bulle de champ magnétique enveloppante autour de la Terre qui dévie la plupart des particules qui jaillissent du Soleil. La haute atmosphère terrestre est l'endroit où résident la plupart des satellites en orbite basse, et leurs orbites sont fortement affectées par les changements soudains de densité créés par la météo spatiale.

Lancement prévu en 2022, Dione aidera les scientifiques à mieux comprendre ces processus physiques, qui contribuent à la traînée atmosphérique, un processus qui fait que les satellites en orbite terrestre basse rentrent prématurément dans l'atmosphère et fournissent les données nécessaires pour améliorer les prévisions météorologiques spatiales.

"Comme de plus en plus d'aspects de la vie quotidienne dépendent du fonctionnement prévisible des satellites en orbite terrestre basse, la compréhension et la capacité de prévoir l'impact de la météo spatiale sur ces actifs sont devenues un besoin de sécurité nationale, " a déclaré la chercheuse principale de la mission Eftyhia Zesta, un scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Les mesures traditionnellement recueillies par les plus grandes, des satellites plus coûteux doivent maintenant être accomplis en pensant hors de la boîte ou plutôt à l'intérieur d'une boîte CubeSat. Dione ouvrira la voie pour accomplir exactement cela."

Le vaisseau spatial d'orientation Dione est un prototype. Il compléterait la constellation conceptuelle de la dynamique géospatiale, une mission proposée par l'Enquête Décennale Héliophysique 2013, lequel, si développé, rassemblerait des données similaires à partir de plusieurs engins spatiaux équipés de la même manière, dit Zesta. "Notre équipe veut montrer qu'on peut faire ce type de mesure avec un CubeSat et éventuellement faire voler un vaisseau spatial de type Dione dans une constellation, " dit Zesta.

Avec une constellation, les scientifiques pourraient collecter simultanément, observations multipoints de l'ionosphère et de la thermosphère terrestres, pour apprendre plus particulièrement comment ces couches supérieures de l'atmosphère réagissent à l'énergie déversée de la magnétosphère.

Premières données depuis Dynamics Explorer

Dione fournira le premier ensemble de données d'entrée d'énergie et de données ionosphériques-thermosphériques en plus de trois décennies. "Nous n'avons pas collecté ce type de données spécifiques depuis que la NASA a lancé le Dynamics Explorer en 1981, " dit Zesta, dont l'équipe comprend la chercheuse principale adjointe Marilia Samara et l'ingénieur système Dione Jaime Esper ainsi qu'un certain nombre de Goddard et de scientifiques universitaires fournissant les instruments. Le Dynamics Explorer se composait de deux satellites qui étudiaient les interactions entre les plasmas de la magnétosphère et ceux de l'ionosphère terrestre.

Cependant, il atteindra ces objectifs avec des différences distinctes. Où Dynamics Explorer a collecté des données peut-être une fois toutes les trois orbites, Dione collectera des mesures à partir d'orbites successives en raison des besoins en énergie inférieurs et des systèmes miniaturisés de Dione. Il le fera également à partir d'une plate-forme beaucoup plus petite, de la taille d'une boîte à chaussures, Plate-forme 6U qui tire parti de l'expérience acquise avec le vaisseau spatial Dellingr développé par Goddard. Une équipe d'ingénieurs et de scientifiques Goddard a spécifiquement développé Dellingr pour améliorer la fiabilité et la robustesse de ces minuscules engins spatiaux, mais à un coût considérablement réduit. Dellingr a été lancé en 2017.

Plate-forme densément emballée

"Ce sera peut-être le CubeSat le plus dense jamais piloté, " a ajouté Esper. " Nous pilotons quatre instruments scientifiques et une expérience d'ingénierie dans un CubeSat 6U. C'est très inhabituel."

Trois des instruments seront fournis par Goddard; tous ont été développés grâce au financement du programme de recherche et développement interne de Goddard et tous ont volé ou devraient voler lors des prochaines missions CubeSat ou suborbitales.

Ils comprennent un magnétomètre fluxgate éprouvé en vol, qui a fait ses débuts lors du vol inaugural de Dellingr, et le spectromètre de masse ion-neutre (INMS), un autre instrument qui a volé sur Dellingr ainsi que sur une mission financée par la National Science Foundation appelée ExoCube. Sur Dellingr et ExoCube, l'INMS devait mesurer la matière qui crée la traînée atmosphérique sur les satellites. Troisième contribution de Goddard, le Dual Electrostatic Analyzer volera en Endurance, une mission pionnière qui mesurera directement une composante particulière du champ électrique terrestre généré dans l'ionosphère.

L'Utah State University et Virginia Tech fournissent le quatrième instrument, le capteur de distribution d'ions retardateur de grille (GRIDS). GRIDS est conçu pour mesurer la distribution, mouvement, et la vitesse des ions et volera sur la mission PetitSat développée par Goddard et dont le lancement est prévu en 2021.

Zesta a déclaré avoir conçu le concept Dione il y a plusieurs années alors qu'elle travaillait toujours avec l'US Air Force. "Je suis venu à la NASA (en 2012) et le rêve n'est pas mort, " dit Zesta.