La région de l'ionosphère et de la thermosphère (I-T) se situe à environ 50 à 400 miles au-dessus de la surface de la Terre et sera étudiée par la mission Geospace Dynamics Constellation de la NASA, qui sera lancée en 2027 au plus tôt. Crédit :NASA
Les chercheurs de l'Université du Michigan joueront un rôle central dans la prochaine mission Geospace Dynamics Constellation de la NASA, une première en son genre sur une couche extérieure protectrice de l'atmosphère terrestre et sur la façon dont elle interagit avec la météo solaire.
La météo solaire constitue une menace pour la Terre, avec le potentiel de causer des dommages majeurs à nos réseaux électriques et à nos satellites. La mission Geospace Dynamics Constellation de la NASA, ou GDC, comprend trois enquêtes scientifiques qui nous aideront à prévoir les impacts de l'activité solaire tels que les éjections de masse coronale, le vent solaire et les éruptions.
U-M est un chef de file de la recherche en physique solaire, fournissant des outils prédictifs améliorés pour la météo solaire et ses impacts sociétaux et technologiques. Les six satellites qui composent GDC fourniront les premières mesures mondiales directes de deux couches superposées de notre atmosphère qui sont au cœur de notre défense contre le temps solaire :l'ionosphère et la thermosphère. À une altitude d'environ 50 à 400 miles au-dessus de la surface de la Terre, ils se situent entre la basse atmosphère et l'espace extra-atmosphérique, un tampon pour les particules chargées du vent solaire, les éruptions et les éjections de masse coronale ainsi que les rayons X et le rayonnement UV.
Deux des instruments scientifiques de GDC incluent des chercheurs U-M :
"CAPE fournit des mesures des aurores boréales et australes, ou des aurores boréales", a déclaré Ridley. "Les deux ajoutent de l'énergie à notre haute atmosphère, la faisant gonfler comme un ballon et modifiant les trajectoires des satellites et de la Station spatiale internationale."
MoSAIC quantifiera la réponse atmosphérique à l'énergie aurorale entrante en mesurant la pression et les vents. Ces données permettront aux opérateurs de satellites de modifier les orbites pour éviter les collisions.
"J'aime penser à CAPE comme le" radar Doppler "de la météo spatiale", a déclaré Gershman. "Au cours de la mission GDC, CAPE sera en mesure de produire des cartes météorologiques spatiales locales, régionales et mondiales des pluies d'électrons et d'ions. Ces cartes peuvent être utilisées pour aider à prévoir de grands changements dans la haute atmosphère, et peuvent donc aider à garder satellites en orbite terrestre basse en toute sécurité."
L'implication de Ridley dans plusieurs missions lui donne une perspective unique sur ce que GDC tente d'accomplir.
"C'est la première fois que la NASA lancera autant de satellites pour faire ce genre de choses à la fois", a déclaré Ridley. "La NASA n'a jamais traité ce type de données auparavant, en termes de six satellites mesurant les conditions en orbite terrestre basse."
Avant que cela n'arrive, il y a beaucoup à faire. Les chercheurs de l'U-M étudient comment les ions et les neutrons interagissent et comment cela crée des instabilités dans l'atmosphère. Ridley cherche à créer de nouveaux modèles pour l'ionosphère et la thermosphère qui capturent les perturbations causées par les aurores boréales et prédisent avec plus de précision les événements météorologiques spatiaux.
La NASA envisage actuellement cinq instruments supplémentaires - dont deux peuvent être sélectionnés - à inclure dans GDC. Un instrument à l'étude est dirigé par des chercheurs ayant des liens U-M.
Mark Moldwin, professeur Arthur F. Thurnau et professeur de sciences et d'ingénierie du climat et de l'espace, dirige l'instrument de magnétomètre proche de la Terre dans un petit système intégré, l'une des missions supplémentaires à l'étude dans le cadre du lancement. Le GDC complète les mesures des aurores boréales par des mesures du champ magnétique, capturant une plus grande partie de l'énergie pénétrant dans l'atmosphère. Cette fonction pourrait être l'occasion de tester une technologie de magnétomètre relativement nouvelle qui peut être utilisée sur les petits satellites qui sont devenus populaires au cours des dernières décennies.
Les satellites actuels ont généralement leurs magnétomètres attachés via une longue perche. La distance est nécessaire car l'électronique des engins spatiaux émet son propre champ magnétique, ce qui rend les mesures plus délicates. Attacher de longues perches à des satellites de plus en plus petits est difficile.
"Vous voulez rapprocher les magnétomètres du vaisseau spatial", a déclaré Moldwin. "Vous verrez le signal magnétique de l'engin, mais avec trois magnétomètres sur une flèche raccourcie et des algorithmes mathématiques très intelligents pour trier le bruit du signal, nous pouvons nettoyer les données. Cela signifie qu'avec plus de petits magnétomètres sur une plus courte (moins cher) boom, nous pouvons supprimer les champs magnétiques de l'électronique, ce qui nous permet d'étudier la science." La NASA sélectionne 4 CubeSats pour le développement technologique de la météo spatiale
