Rumforskere nye sensorer sætter fokus på sol-Jord-studier
Små, billige sensorer udviklet af rumforskere ved University of Texas i Dallas til at studere Jordens øvre atmosfære for nylig – og uventet – gav information om solen, noget enhederne ikke var designet til at gøre.
Enhederne, kaldet ionosfæriske scintillationsmonitorer eller ScintPi-sensorer, vil være i søgelyset igen, da UT Dallas-forskere implementerer dem for at indsamle data under den totale solformørkelse den 8. april og gøre dem tilgængelige for borgervidenskabelige projekter.
"ScintPi-sensorerne modtager radiosignaler fra satellitter, svarende til GPS-modtagere i mobiltelefoner," sagde Dr. Fabiano Rodrigues, lektor i fysik og stipendiat, Eugene McDermott Distinguished Professor ved School of Natural Sciences and Mathematics ved UT Dallas.
"De kan nemt implementeres og vedligeholdes og koster omkring $600 for os at bygge, hvilket er meget mindre end kommercielle versioner, der koster mellem $10.000 og $15.000."
Selvom ScintPi-sensorer ikke er beregnet til fuldt ud at erstatte kommercielle skærme, kan de bruges i mange uddannelsesmæssige og videnskabelige applikationer, sagde Rodrigues.
Radiosignaler, der udveksles mellem jordbaserede enheder og satellitter, rejser gennem et område af jordens atmosfære kaldet ionosfæren. Solstråling skaber ionosfæren ved at fjerne elektroner fra atmosfæriske atomer, hvilket resulterer i en skal af ladede partikler eller ioner rundt om Jorden.
Forstyrrelser og turbulens i ionosfæren kan påvirke radiokommunikation og kvaliteten af GPS-radiosignaler. En bedre forståelse af dynamikken i regionen og de faktorer, der påvirker den, hjælper videnskabsmænd med at udvikle modeller til at forudsige variabilitet mere præcist.
"På dagslyssiden af Jorden, når der er mest solstråling, er der mere ionosfære - en større tæthed af elektroner. Om natten falder tætheden af elektroner, og der er mindre ionosfære," sagde Rodrigues, der bruger en række jordbaseret udstyr til at studere ionosfæren.
Som en del af sine kandidatstudier udviklede Josemaría Gómez Sócola, en ph.d.-studerende i elektroingeniør ved Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, ScintPi-sensorerne, så videnskabsmænd og borgerforskere over hele verden kunne indsamle data om iontæthed. Den tid, det tager radiosignaler at rejse til og fra satellitter, bruges til at bestemme iondensiteten i området over en sensors placering. Forskningen blev offentliggjort i Journal of Space Weather and Space Climate .
Sensorerne er blevet indsat på 23 steder på tværs af den vestlige halvkugle, herunder i Brasilien, Honduras, Peru, Puerto Rico, Costa Rica, 12 amerikanske stater og Island, så videnskabsmænd kan studere ionosfæren på lave, mellemstore og høje breddegrader.
Solvidenskab
Isaac Wright BS, en fysikdoktorand, analyserede data fra sensorerne indsamlet i 2022 og bemærkede noget usædvanligt ved 28. august 2022. Dataene viste en kort nedbrydning af radiosignaler, men årsagen var ikke en forstyrrelse i ionosfæren.
Forskerne fastslog, at signalet var påvirket af støj som følge af en kort stigning i niveauet af radiosignaler med en bestemt frekvens fra solen. Solar radio burst (SRB) varede omkring 30 minutter.
"Det var ikke det, vi ledte efter," sagde Wright. "Vores sensorer er designet til at studere ionosfæren, ikke solbegivenheder; ikke desto mindre opdagede vi et solar radioudbrud, som viser, at billige sensorer som vores kunne bruges til undersøgelser ud over blot ionosfæren. Vi har vist, at vi kan kvantificere hvor meget solradio-udbrud og ionosfæriske forstyrrelser påvirker signaler som GPS."
Der er kun rapporteret få solradioudbrud på det frekvensbånd, der bruges af GPS.
"Denne begivenhed var interessant, fordi den blev opdaget ved den frekvens, der blev brugt af vores netværk af GPS-modtagere," sagde Rodrigues. "Og det kan være blevet savnet - et af de vigtigste jordbaserede radioteleskoper, der registrerer og rapporterer SRB'er ikke var operationelt på denne dag."
Solformørkelseseksperiment
"Vores eksperimentelle opsætning for den totale solformørkelse den 8. april har to mål:at øge læsefærdigheden om Jordens ionosfære og at skabe nye datasæt, der kvantificerer effekterne af formørkelser på ionosfæren," sagde Rodrigues, der leder Upper Atmosphere Remote Sensing Lab i William B. Hanson Center for Rumvidenskab.
Sensorer langs formørkelsens vej vil indsamle data fra steder, der vil opleve en delvis formørkelse i New Hampshire, Pennsylvania og Illinois, såvel som ved UT Dallas, som er på vejen til helheden.
Data fra UTD-sensoren vises på en hjemmeside, der fanger og plotter koncentrationen af elektroner i ionosfæren over 48 timer. Rodrigues planlægger at projicere næsten-realtidslayoutet af elektroner på en stor skærm på campus for at vise seerne ændringerne i ionosfæren under den totale solformørkelse.
Under den ringformede solformørkelse den 14. oktober 2023, som fandt sted omkring middag over store dele af Texas, målte ScintPi-sensorer faldet i elektronkoncentrationen i ionosfæren, da stråling fra solen blev delvist blokeret af månen, og fotoioniseringen faldt. Efter formørkelsen gik den op igen, da solstrålingen vendte tilbage til normal.
"Under den totale solformørkelse forventer vi, at der vil være et endnu større fald i den ionosfæriske koncentration nær Dallas, fordi vi er på helhedens vej, og Jorden vil modtage meget mindre stråling fra solen," sagde Rodrigues.
"Vi har modeller af ionosfæren, men vi vil gerne vide, hvor godt disse modeller stemmer overens med vores observationer. Den forskning, vi laver på UT Dallas og de målinger, vi foretager, kan hjælpe med at verificere og forfine disse modeller."
Flere oplysninger: Isaac G. Wright et al., Om påvisningen af en solar radio burst hændelse, der fandt sted den 28. august 2022 og dens effekt på GNSS signaler som observeret af ionosfæriske scintillationsmonitorer fordelt over den amerikanske sektor, Journal of Space Weather and Space Climate (2023). DOI:10.1051/swsc/2023027
Leveret af University of Texas i Dallas
Varme artikler
-
NASAs Webb-teleskop til at optrevle gåder om en stjernebarneskoleDenne farvesammensatte mosaik af den centrale del af Oriontågen er baseret på 81 billeder fra European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope ved Paranal Observatory i Chile. De berømte Trape -
Fordrejet rum-tid for at hjælpe WFIRST med at finde exoplaneterDenne illustration viser begrebet gravitationel mikrolinsing. Når en stjerne på himlen passerer næsten foran en anden, det kan linse lys fra baggrundskildestjernen. Hvis den nærmeste stjerne er vært f -
Astronomer opdager syv nye pulsarerGennemsnitlig profil, dynamiske spektre og (S/N) fra spredningsmål for pulsaren J0146+3104 Ved at bruge radioteleskopet Large Phased Array (LPA) fra Pushchino Radio Astronomy Observatory (PRAO) i R -
Et lille rumfartøj tager med på en pilots episke rejse for at flyve fra pol til polRumfartøjet i wafer-skala kørte med haglgevær under Robert DeLaurentis stang-til-pæl rejse, indsamler data hele vejen. Kredit:Nic Rupert Den 16. november 2019, Piloten og forfatteren Robert DeLaur
- Freeform -billeddannelsessystemer:Fermats -princippet låser første gangs rigtige design op
- Se en lille rumraket arbejde
- Lærere er afgørende for at opdage og rapportere mishandling af børn
- Betydningen og betydningen af 1212-engelnummeret
- Nyt nanoskala elektrisk fænomen opdaget
- Forskere foreslår løsninger til netværksforsinkelse i massive IoT -enheder