NASA GOLD Mission for at afbilde Jordens grænseflade til rummet

Den 25. januar, 2018, NASA lancerer Global-scale Observations of the Limb and Disk, eller GULD, en hostet nyttelast ombord på SES-14, en kommerciel kommunikationssatellit. GOLD vil undersøge den dynamiske sammenblanding af rummet og Jordens øverste atmosfære - og er den første NASA videnskabsmission, der flyver et instrument som en kommercielt hostet nyttelast.

Rummet er ikke helt tomt:Det vrimler med hurtigt bevægende ladede partikler og elektriske og magnetiske felter, der styrer deres bevægelse. På grænsen mellem jordens atmosfære og rummet, de ladede partikler - kaldet ionosfæren - eksisterer sammen med de øvre dele af den neutrale atmosfære, kaldet termosfæren. De to blandes og påvirker hinanden konstant. Dette samspil – og den rolle, terrestrisk vejr, rumvejr og Jordens eget magnetfelt har hver især i sig - er fokus for GOLDs mission.

"Den øvre atmosfære er langt mere variabel end tidligere forestillet, men vi forstår ikke samspillet mellem alle de involverede faktorer, " sagde Richard Eastes, GOLD hovedforsker ved Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado Boulder. "Det er her, GULD kommer ind:For første gang, missionen giver os det store billede af, hvordan forskellige chauffører mødes og påvirker hinanden."

Historisk vanskeligt at observere, denne lidt forståede region reagerer både på terrestrisk vejr i den lavere atmosfære under og rumvejrets tumult fra oven. Og den reagerer også hurtigt, undergår dramatisk forandring på så lidt som en time, sagde Eastes.

Store begivenheder i den lavere atmosfære, som orkaner eller tsunamier, skabe bølger, der kan rejse hele vejen op til denne grænseflade til rummet, skiftende vindmønstre og forårsage forstyrrelser. På den modsatte side, ovenfra denne region, byger af strømførende partikler og solstorme bærer elektriske og magnetiske felter og har potentiale til at forstyrre Jordens rummiljø. Denne kombination af faktorer gør det vanskeligt at forudsige ændringer i ionosfæren - og disse ændringer kan have stor indflydelse.

"Rummet er ikke kun hjemsted for astronauter og satellitter; det påvirker vores daglige liv, " sagde Sarah Jones, GULD missionsforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Satellitter, der kredser lavt om jorden – inklusive den internationale rumstation – flyver gennem ionosfæren. Men kommunikationssignaler, som radiobølger og signaler, der får vores GPS-systemer til at fungere, også rejse gennem denne region, og pludselige ændringer kan forvrænge dem eller endda afskære dem helt.

GOLD søger at forstå, hvad der driver forandring i denne kritiske region. De resulterende data vil forbedre prognosemodeller af rumvejrhændelser, der kan påvirke livet på Jorden, samt satellitter og astronauter i rummet. GOLD er den første mission, der kan give os observationer hurtigt nok til at overvåge detaljerne i regelmæssige, time for time ændringer i rumvejret - ikke kun dets overordnede klima.

"De første meteorologiske satellitter revolutionerede vores forståelse af - og evne til at forudsige - terrestrisk vejr, " sagde Elsayed Talaat, heliofysisk chefforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington. "Vi forventer, at GULD vil give os nye, lignende indsigt i dynamikken i den øvre atmosfære og vores planets rummiljø."

Omtrent på størrelse med et minikøleskab, 80-punds GOLD-instrumentet er en billeddannende spektrograf, et instrument, der bryder lys ned i dets komponentbølgelængder og måler deres intensiteter. Specifikt, den måler langt ultraviolet lys, skabe ultraviolette billeder på fuld disk af Jorden fra dens geostationære udsigtspunkt over den vestlige halvkugle.

"Ligesom et infrarødt kamera giver dig mulighed for at se, hvordan temperaturerne ændrer sig med forskellige farver, GOLD afbilder ultraviolet lys for at give et kort over Jorden, der afslører, hvordan temperatur og atmosfærisk sammensætning ændrer sig efter placering, " sagde Eastes.

Fra disse billeder, forskere kan bestemme temperaturen og de relative mængder af forskellige partikler - såsom atomær oxygen og molekylært nitrogen - der er til stede i den neutrale atmosfære, hvilket er nyttigt til at bestemme, hvordan disse neutrale gasser former ionosfæriske forhold. Disse data vil give de første kort over den øvre atmosfæres skiftende temperatur og sammensætning over hele Amerika.

GULD er en NASA-mission af muligheder ledet af University of Central Florida. Laboratoriet for Atmosfærisk og Rumfysik ved University of Colorado Boulder byggede instrumentet. En nyttelast hostet på en ellers ikke-relateret satellit, GOLD-instrumentet flyver i geostationær kredsløb på en kommerciel kommunikationssatellit, SES-14, bygget af Airbus for Luxembourg-baserede satellitoperatører, SES.

"Årevis, vi har studeret Jordens øvre atmosfære i detaljer fra jorden og lavt kredsløb om Jorden, " sagde Eastes. "Ved at bakke ud til geostationær, vi kan sætte tingene ind i en global sammenhæng. Du kan se halvdelen af ​​Jorden derude."

Ionospheric Connection Explorer lanceres også i år, eller ICON, som vil studere ionosfæren og den neutrale øvre atmosfære. Men mens GULD flyver i geostationær bane 22, 000 miles over den vestlige halvkugle, ICON flyver kun 350 miles over Jorden, hvor den kan samle nærbilleder af denne region. Sammen, disse missioner giver de mest omfattende ionosfæreobservationer, vi nogensinde har haft, muliggør en dybere forståelse af, hvordan vores planet interagerer med rummet.

GULD er den nyeste tilføjelse til NASAs flåde af heliofysiske missioner. NASA Heliophysics-missioner studerer et stort indbyrdes forbundet system fra Solen til rummet omkring Jorden og andre planeter, og til de fjerneste grænser af Solens konstant strømmende strøm af solvind. GOLDs observationer vil give nøgleoplysninger om, hvordan Jordens øvre atmosfære er forbundet med dette dynamiske og komplekse system.