SpaceX-lanceringen sætter UMass Lowell-forskning i kredsløb

En luftvåbensatellit lanceret i kredsløb i denne uge via SpaceX's Falcon Heavy-raket bærer et instrument bygget af UMass Lowell-forskere til at udføre eksperimenter i rummet.

Rummet er et barskt og farligt sted. Bortset fra ekstreme temperaturer, højvakuum og bombardement af kosmiske stråler, der er også ekstremt højenergipartikler – kaldet "dræberelektroner" – som kan udgøre en fare for astronauters helbred og forkorte levetiden for satellitter i kredsløb. Disse elektroner er genstand for forskningen, der udføres af UMass Lowell via satellitten.

"Disse elektroner, rejser med næsten lysets hastighed, er i stand til at beskadige satellitternes følsomme elektronik og udsætte astronauter for høje doser af stråling, " sagde UMass Lowell Physics Prof. Paul Song fra universitetets Space Science Lab.

For at hjælpe med at forstå, hvordan disse skadelige elektroner genereres og, følgelig, hvordan de kan afbødes, Air Force Research Laboratory (AFRL) tildelte en treårig kontrakt til et team af UMass Lowell-forskere ledet af Song for at støtte Air Force's Demonstration and Science Experiments (DSX) mission til Jordens strålingsbælter. DSX's mål er at udforske rollen som "bølge-partikel-interaktion" i dynamikken af ​​disse dræberelektroner.

Projektet startede for mere end ti år siden for at undersøge de mulige fysiske processer involveret i elektronerne. UMass Lowell-holdet, derefter under ledelse af professor emeritus Bodo Reinisch, designet og bygget en højeffekts radiobølgesender i rummet som en del af DSX's Wave Particle Interaction Experiment. Det forventes, at de transmitterede bølger vil interagere med dræberelektronerne. Senderen, som er et af de primære instrumenter ombord på DSX-satellitten, vil sende meget lavfrekvente (VLF) transmissioner ud i rummet ved hjælp af en lang dipolantenne, der måler mere end 260 fod, når den er installeret.

Under missionen, UMass Lowell-forskerne vil hjælpe med at betjene VLF-senderen og analysere de resulterende data på Space Science Lab på campus.

"Vores mål er bedre at forstå bølge-partikel-interaktionsprocessen, " sagde Song.

DSX-satellitten opsendt fra Cape Canaveral, Fla., ved hjælp af en SpaceX Falcon Heavy, den samme raketforstærker brugt af SpaceX CEO Elon Musk til at sende sin Tesla Roadster og Starman mannequin i kredsløb i februar sidste år. Denne uges vellykkede opsendelse er blandt de mest komplicerede og svære i rummet, da den inkluderede 24 forskellige satellitter, hvoraf DSX er den største og var den sidste til at implementere. Med DSX nu i sin tilsigtede kredsløb, implementering og afprøvning af instrumenter, blandt hvilke det UMass Lowell-byggede instrument er det største, vil tage uger.

Ud over sang, de andre medlemmer af UMass Lowell-teamet omfatter forskningsprofessor Ivan Galkin, hvem er en UMass Lowell kandidat; Forskning Prof. Jiannan Tu; og fysik major Brianna Croteau fra Lowell, som også er en Air Force ROTC-kadet ved UMass Lowell.

"Min rolle er at deltage i dataanalysen på Space Science Lab for mit hovedstensprojekt, " sagde Croteau, der bliver ansat som flyvevåbenofficer, efter hun er færdiguddannet næste år. "At være i stand til at lave rigtig forskning og arbejde på en rigtig luftvåbens rummission, mens jeg stadig er undergraduat og kadet, er så fantastisk. Det føles fantastisk at vide, at jeg gør rigtigt arbejde for at hjælpe luftvåbnet. Det er et stort springbræt. i min fremtidige militære karriere, og det er meget ydmygende at arbejde med og lære af eksperterne på dette projekt. Det er en utrolig mulighed, og jeg er så glad for, at jeg kunne være en del af det."

Hvor gode elektroner bliver dårlige

Siden 1960'erne, forskere har vidst, at under en alvorlig geomagnetisk storm, solvinden - en kontinuerlig højhastighedsstrøm af ladede partikler fra solen - påvirker og komprimerer dagsiden af ​​Jordens magnetosfære, området omkring planeten styret af dens magnetfelt. Nogle af disse partikler bliver stærkt energiserede i nattesiden af ​​magnetosfæren ved processer, der forbliver under undersøgelse. Efter en storm, elektroner kan forsynes med op til en million elektronvolt eller mere og accelereres op til 94 procent af lysets hastighed, mere end 280, 000 kilometer i sekundet.

DSX-satellitten er i en elliptisk bane, der vil bringe den til en højde på 6, 000 kilometer ved det nærmeste pas og 12, 000 kilometer på det fjerneste. Dette vil gøre det muligt for satellitten at flyve gennem de indre og ydre Van Allen-strålingsbælter, der omgiver Jorden, mens den indsamler værdifulde data, ifølge Song. DSX-missionen forventes at vare i et år.

UMass Lowells rolle i DSX-missionen er bygget på succesen og den tekniske kapacitet, som universitetsforskere har demonstreret i en tidligere rummission. UMass Lowell Space Science Lab-forskere designet, bygget og drev Radio Plasma Imager til NASA's IMAGE satellit, som blev lanceret i 2000 og transmitterede data i næsten seks år, før jordkontrollører pludselig mistede kontakten med det i 2005. Sidste år, NASA var i stand til at genetablere radiokontakt med IMAGE, omend meget svagt.