NASA CubeSat-mission for at indsamle vigtige rumvejrdata

NASA har valgt en ny stifindende CubeSat-mission for at indsamle data, der ikke er indsamlet, siden agenturet fløj med Dynamics Explorer i begyndelsen af ​​1980'erne.

Den nye mission, kaldet Dione efter den antikke græske gudinde for oraklerne, vil bære fire miniaturiserede instrumenter til at studere, hvordan Jordens øvre atmosfæriske lag reagerer på den stadigt skiftende strøm af solenergi ind i magnetosfæren - den omsluttende boble af magnetfelt omkring Jorden, der afbøjer de fleste af de partikler, der bryder ud fra Solen. Jordens øvre atmosfære er det sted, hvor de fleste satellitter i lavt kredsløb om Jorden befinder sig, og deres baner er stærkt påvirket af pludselige tæthedsændringer skabt af rumvejr.

Forventes lanceret i 2022, Dione vil hjælpe med at give videnskabsmænd indsigt i disse fysiske processer - som bidrager til atmosfærisk luftmodstand, en proces, der får satellitter i lavt kredsløb om Jorden til for tidligt at komme ind i atmosfæren igen - og levere data, der er nødvendige for at forbedre vejrudsigterne i rummet.

"Efterhånden som flere aspekter af hverdagen afhænger af den forudsigelige funktion af satellitter i lav kredsløb om Jorden, forståelsen og evnen til at forudsige rumvejrets indvirkning på disse aktiver er blevet et nationalt sikkerhedsbehov, " sagde missionens hovedefterforsker Eftyhia Zesta, en videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Målinger, der traditionelt er indsamlet af større, dyrere satellitter skal nu opnås ved at tænke ud af boksen – eller rettere inde i en CubeSat-boks. Dione vil åbne vejen for at opnå netop det."

Det stifindende Dione-rumfartøj er en prototype. Det ville supplere den konceptuelle Geospace Dynamics Constellation, en mission foreslået af 2013 Heliophysics Decadal Survey, hvilken, hvis udviklet, ville indsamle lignende data fra flere lignende udstyrede rumfartøjer, sagde Zesta. "Vores team ønsker at vise, at vi kan udføre denne type måling med en CubeSat og til sidst flyve rumfartøjer af Dione-typen i en konstellation, " sagde Zesta.

Med en konstellation, videnskabsmænd kunne indsamle samtidige, flerpunktsobservationer af Jordens ionosfære og termosfære, at lære mere specifikt, hvordan disse øvre atmosfæriske lag reagerer på energi dumpet fra magnetosfæren.

Første data siden Dynamics Explorer

Dione vil levere det første sæt energiinputdata og ionosfæriske-termosfæriske data i mere end tre årtier. "Vi har ikke indsamlet denne type specifikke data siden NASA lancerede Dynamics Explorer i 1981, " sagde Zesta, hvis team omfatter viceforsker Marilia Samara og Dione System Engineer Jaime Esper samt en række Goddard- og universitetsforskere, der leverer instrumenterne. Dynamics Explorer bestod af to satellitter, der undersøgte interaktioner mellem plasmaer i magnetosfæren og dem i Jordens ionosfære.

Imidlertid, det vil opnå disse mål med tydelige forskelle. Hvor Dynamics Explorer indsamlede data måske en gang hver tredje kredsløb, Dione vil indsamle målinger fra på hinanden følgende baner på grund af Diones lavere strømkrav og miniaturiserede systemer. Det vil også gøre dette fra en meget mindre platform - en skoæskestørrelse, 6U-platform, der udnytter erfaringer fra det Goddard-udviklede rumfartøj Dellingr. Et team af Goddard-ingeniører og videnskabsmænd udviklede specifikt Dellingr for at forbedre pålideligheden og robustheden af ​​disse små rumfartøjer, men til en dramatisk reduceret pris. Dellingr blev lanceret i 2017.

Tætpakket platform

"Dette vil måske være den mest tætpakkede CubeSat, der nogensinde er fløjet, " tilføjede Esper. "Vi flyver med fire videnskabelige instrumenter og et ingeniøreksperiment i en 6U CubeSat. Det er meget usædvanligt."

Tre af instrumenterne vil blive leveret af Goddard; alle blev udviklet med finansiering fra Goddards interne forsknings- og udviklingsprogram, og alle har enten fløjet eller er planlagt til at flyve under kommende CubeSat- eller suborbitale missioner.

De inkluderer et flyvetestet fluxgate-magnetometer, som debuterede på Dellingrs jomfruflyvning, og det ion-neutrale massespektrometer (INMS), et andet instrument, der fløj på Dellingr såvel som på en National Science Foundation-finansieret mission kaldet ExoCube. På både Dellingr og ExoCube, INMS var beregnet til at måle det stof, der skaber atmosfærisk modstand på satellitter. Goddards tredje bidrag, Dual Electrostatic Analyzer vil flyve på Endurance, en banebrydende mission, der direkte vil måle en bestemt komponent af Jordens elektriske felt genereret i ionosfæren.

Utah State University og Virginia Tech leverer det fjerde instrument, den Gridded Retarding Ion Distribution Sensor (GRIDS). GRIDS er designet til at måle fordelingen, bevægelse, og ionernes hastighed og vil flyve på den Goddard-udviklede PetitSat-mission, der er planlagt til at lancere i 2021.

Zesta sagde, at hun udtænkte Dione-konceptet for flere år siden, mens hun stadig arbejdede med det amerikanske luftvåben. "Jeg kom til NASA (i 2012), og drømmen døde ikke, " sagde Zesta.