НАСА недавно выбрало миниатюрную версию оригинальной рентгеновской камеры для полета в качестве миссии CubeSat для изучения магнитных куспидов Земли — областей в магнитном коконе вокруг нашей планеты рядом с полюсами, где силовые линии магнитного поля опускаются вниз к земле. CubeSat будет наблюдать куспиды с помощью мягких рентгеновских лучей, излучаемых, когда поток солнечных частиц со скоростью миллион миль в час, постоянно исходящий от Солнца, называемый солнечным ветром, сталкивается и обменивается зарядами с атомами в самой верхней части атмосферы Земли. и нейтральные газы в межпланетном пространстве.Инструмент размером с буханку хлеба — последнее воплощение Sheath Transport Observer для перераспределения массы, или STORM.
Эта новая версия прибора, финансируемая НАСА по гелиофизическим технологиям и разработке приборов для науки, или программой H-TIDeS, разрабатывается как WASP / CuPID, сокращение от широкоугольной мягкой рентгеновской планетарной камеры и детектора изображения плазмы Cusp. Ожидается, что миссия будет запущена в 2019 году.STORM превращается в CuPID / WASPТри года назад группа из трех ученых НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, продемонстрировала STORM на борту зондирующей ракеты Black Brant IX, чтобы доказать, что их концепция изучения обмена зарядом будет работать.
Процесс перезарядки происходит, когда тяжелые ионы в солнечном ветре крадут электрон у нейтралов — обмен, который переводит тяжелые ионы в короткоживущее возбужденное состояние. Когда они расслабляются, они испускают мягкие рентгеновские лучи.Нейтрали, у которых тяжелые ионы украли электрон, теперь заряжаются сами.
Это позволяет солнечному ветру подхватывать их и уносить. Это один из способов, которым планеты, подобные Марсу, могут потерять свою атмосферу.
Полученные данные были настолько ценными, что трое ученых решили уменьшить STORM и побороться за возможность полета CubeSat. CuPID / WASP, размер которого примерно вдвое меньше STORM, был продемонстрирован на борту зондирующей ракеты Black Brant IX в декабре 2015 года и будет доработан при финансировании H-TIDeS.
В конечном итоге он будет нести собственную систему авионики.«На самом деле, это был настоящий переворот», — сказал Майкл Коллиер, планетолог, который работал с гелиофизиком Дэвидом Сибеком и астрофизиком Скоттом Портером над разработкой всех версий инструмента. «У этого тепловизора есть приложения в самых разных областях и на разных платформах. Мы решили, что можем уменьшить его в миниатюре и поместить на CubeSat, и при этом получить хорошую науку».Профессор Бостонского университета Брайан Уолш, бывший аспирант Годдарда, является главным исследователем миссии.
Польза от трех научных дисциплинКак и его предшественник, CuPID / WASP использует так называемую оптику «лобстера», толстую изогнутую пластину материала, усеянную крошечными трубочками по всей поверхности.
Рентгеновский свет проникает в эти трубки под разными углами и фокусируется за счет отражения, предоставляя технологии широкое поле зрения, необходимое для глобального отображения излучения мягких рентгеновских лучей.Поскольку инструмент значительно меньше STORM, его зона сбора не так хороша. Однако, по словам Портера, эти данные не менее ценны для ученых.
С момента его открытия в середине 1990-х годов ученые наблюдали испускание рентгеновских лучей с перезарядкой планет, Луны, комет, межпланетного пространства, возможных остатков сверхновых и галактических гало.Ученые-планетологи наблюдали эти выбросы из внешних атмосфер Венеры и Марса, что заставило некоторых усомниться в том, способствует ли явление перезарядки потерям в атмосфере на Марсе. Гелиофизики, изучающие, как на околоземное пространство влияет радиация и магнитная энергия Солнца, также наблюдали мягкое рентгеновское излучение от внешних границ магнитосферы Земли, магнитного пузыря, который защищает Землю от опасных солнечных бурь. И астрофизики тоже наблюдали их — как нежелательный шум в данных, собранных всеми рентгеновскими обсерваториями, чувствительными к мягкому рентгеновскому излучению.
В результате планетологи и гелиофизики хотят измерить эти выбросы по научным причинам, в то время как астрофизики хотят удалить их как шум.С момента дебюта прибора в 2012 году и последующей миниатюризации в качестве полезной нагрузки CubeSat группа под руководством Европы начала рассматривать возможность разработки инструмента, подобного STORM, для предлагаемого проводника солнечного ветра, магнитосферы ионосферы (SMILE).
«Все заинтересованы в получении этих данных, хотя и по разным причинам», — добавил Коллиер. «Эти миссии охватывают три разные дисциплины, что является редкостью в космической науке».