NASA-teamet flyver for det første coronagraph nogensinde for at bestemme dannelsen af ​​solvinden

En observationsteknik, der først blev foreslået for mere end fire årtier siden for at måle de fysiske parametre for coronaen, der bestemmer solvindens dannelse - kilden til forstyrrelser i Jordens øvre atmosfære - vil blive demonstreret for første gang næste år. Disse parametre er tætheden, temperatur, og elektronernes hastighed i corona.

Nat Gopalswamy og Jeff Newmark, heliofysikere ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, planlægger at demonstrere BITSE-kort for den ballonbårne undersøgelse af temperaturer og elektroners hastighed i corona-ombord på en videnskabelig ballon i højder fra Ft. Sumner, Ny mexico, næste efterår.

En ny type Coronagraph

Det videnskabelige instrument om BITSE -missionen, som også involverer Korea Astronomy and Space Science Institute, er et koronagraf. Disse enheder blokerer solens lyse overflade for at afsløre dens svage, men meget varm øvre atmosfære kaldet corona.

Imidlertid, BITSE coronagraph har tilføjet funktioner, der kan måle nogle meget vigtige egenskaber ved solvinden, som kan rejse så hurtigt som en million miles i timen, da den flyder ud af solen og bærer ladede partikler eller plasma og indlejrede magnetfelter udad i solsystemet. Selvom forskere ved, at solvinden stammer fra corona, de ved ikke præcist, hvordan det dannes eller accelererer.

"Denne flyvning markerer første gang, vi har fløjet et koronagraf for at registrere densiteten, temperatur og hastighed for elektroner i corona. Ingen coronagraph har nogensinde gjort dette før, "sagde Gopalswamy, der brugte Goddards program for intern forskning og udvikling til at fremme BITSE. Ifølge ham, tidligere fløjte koronagrafer målte kun elektronens tæthed i solens corona. "Vi har brug for alle tre fysiske egenskaber for at forstå, hvordan solvind dannes, " han sagde.

Dette spørgsmål er af særlig betydning for forskere. Forstå kilden til solvinden, som bestemmer, hvordan rummet vejrfremkaldende koronale masseudstødninger, eller CME'er, formerer sig mellem solen og jorden, kan hjælpe med at forbedre rum-vejrudsigter, især i miljøet nær jorden, hvor ændringer undertiden kan forstyrre radiokommunikation eller GPS. Under særligt stærke geomagnetiske storme, udløst af frigivelse af tonsvis af ladede partikler under en CME, partikler, der udgør solvinden, kan strømme langs magnetiske felter gennem Jordens beskyttende magnetosfære ud på overfladen, hvor de kan forstyrre strømnet og elektronik.

Under opholdet 40 miles over Jordens overflade, BITSE vil bruge op til 10 timer på at fotografere solens corona. Ud over et okkulter, der blokerer lys fra solens overflade - ligesom måden blokerer det klare lys under en solformørkelse - bærer BITSE to andre vigtige teknologier.

Filterhjulet blokerer alle bølgelængder for synligt lys bortset fra dem i fire specifikke bånd i det violette område - 3850, 3987, 4100, og 4233 Ångstrøm. Og kameraet, som fungerer som BITSE's detektor, er i stand til direkte at indsamle polariseret lys - det vil sige lys, hvor de elektriske og magnetiske felter svinger i bestemte retninger. Forskere har brug for det polariserede lys for at udlede elektronegenskaberne. Fordi kameraet kan indsamle polariseret lys, BITSE kræver ikke en ekstra mekanisme til at udføre den samme opgave som mere traditionelle detektorer.

Sammen, disse nyttelastkomponenter vil give teamet mulighed for at udføre en observationsteknik kaldet passband ratio imaging - en fremgangsmåde, der oprindeligt blev foreslået i 1976. Denne teknik bestemmer elektrontemperatur og -hastighed, sammen med den densitetsinformation, som koronagrafer traditionelt indsamler.

Det fungerer sådan:"Det synlige lys, vi ser, er faktisk lys fra solens disk, der spredes fra elektronerne i solvinden, "Newmark forklaret." Denne spredning udtværer lyset fra disken, som faktisk er masser af individuelle spektrale linjer eller bølgelængder. Hvis vi vælger de rigtige bølgelængder at se på, så fortæller mængden af ​​udtværing os temperaturen og hastigheden, elektronerne skal udvise for at smøre lyset på den måde. "

"Enhver kan lave et filterhjul afstemt til fire individuelle synlige bølgelængder, men vi satte denne teknologi sammen for at få vores instrument til at gøre, hvad vi vil have det skal gøre. Det er cool. Det er første gang, vi har gjort dette, "Newmark tilføjet.

Teamet planlægger at teste det fulde BITSE-system på vakuumtankanlægget på National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colorado, i foråret 2019. Dog er Gopalswamy monterede polariseringskameraet på et teleskop og opnåede 50 billeder i alle fire filtre under den totale solformørkelse, der fandt sted i august 2017.

ISS instrument søges

Feltkampagnen til billeddannelse af solformørkelsen viste BITSE -kameraet og filterteknik, men ballonflyvningen er kritisk for at validere systemet i et nærrumsmiljø, hvor Gopalswamy og Newmark håber at indsamle mindst otte timers data, som Gopalswamy ligner at observere 150 solformørkelser.

Imidlertid, holdet håber, at ballonmissionen ikke vil være det sidste hurra for coronagrafen. "Vi vil virkelig lægge en version af dette instrument på den internationale rumstation, "Sagde Newmark. Teamets metodiske tilgang, fra den første feltkampagne, der observerede solformørkelsen i 2017 til ballonkampen i 2019, baner vejen for en langsigtet mission i lav jordbane, Newmark sagde.

"Vi kan flyve instrumentet i seks måneder på stationen, "Gopalswamy tilføjet." Bogstaveligt talt, vi går fra minutter, til timer, til måneder med at samle disse tiltrængte solvindparametre, der vil føde ind i vores rum-vejrmodeller. "