La ricercatrice principale Efthyia Zesta e il suo team studieranno come gli strati atmosferici superiori della Terra reagiscono al flusso in continua evoluzione di energia solare nella magnetosfera con la missione Dione CubeSat. Todd Bonalsky (a destra) fornisce il sistema magnetometro. Credito:NASA/W. Hrybyk
La NASA ha selezionato una nuova missione CubeSat per raccogliere dati non raccolti da quando l'agenzia ha pilotato il Dynamics Explorer nei primi anni '80.
La nuova missione, chiamato Dione dall'antica dea greca degli oracoli, trasporterà quattro strumenti miniaturizzati per studiare come gli strati atmosferici superiori della Terra reagiscono al flusso in continua evoluzione di energia solare nella magnetosfera, la bolla avvolgente del campo magnetico attorno alla Terra che devia la maggior parte delle particelle che eruttano dal Sole. L'atmosfera superiore della Terra è dove risiedono la maggior parte dei satelliti in orbita bassa, e le loro orbite sono fortemente influenzate da improvvisi cambiamenti di densità creati dal tempo spaziale.
Il lancio è previsto nel 2022, Dione aiuterà a fornire agli scienziati approfondimenti su questi processi fisici, che contribuiscono alla resistenza atmosferica, un processo che fa sì che i satelliti in orbita bassa rientrino prematuramente nell'atmosfera e forniscano i dati necessari per migliorare le previsioni meteorologiche spaziali.
"Poiché più aspetti della vita quotidiana dipendono dal funzionamento prevedibile dei satelliti nell'orbita terrestre bassa, la comprensione e la capacità di prevedere l'impatto della meteorologia spaziale su queste risorse è diventata un'esigenza di sicurezza nazionale, " ha detto il capo investigatore della missione Eftyhia Zesta, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Misure tradizionalmente raccolte da grandi, i satelliti più costosi devono ora essere realizzati pensando fuori dagli schemi, o meglio all'interno di una scatola CubeSat. Dione aprirà la strada per realizzare esattamente questo".
La sonda spaziale Dione è un prototipo. Sarebbe complementare alla Constellation concettuale Geospace Dynamics, una missione proposta dall'Heliophysics Decadal Survey 2013, quale, se sviluppato, raccoglierebbe dati simili da più veicoli spaziali equipaggiati in modo simile, disse Zesta. "Il nostro team vuole dimostrare che possiamo fare questo tipo di misurazione con un CubeSat e alla fine far volare un veicolo spaziale di tipo Dione in una costellazione, " disse Zesta.
Con una costellazione, gli scienziati potrebbero raccogliere simultaneamente, osservazioni multipunto della ionosfera e della termosfera terrestre, per imparare più in particolare come questi strati atmosferici superiori rispondono all'energia scaricata dalla magnetosfera.
Dione raccoglierà dati non raccolti dal lancio della missione Dynamics Explorer a due veicoli spaziali della NASA nei primi anni '80. Credito:NASA
Primi dati dal Dynamics Explorer
Dione fornirà la prima serie di dati sull'immissione di energia e dati ionosferici-termosferici in più di tre decenni. "Non abbiamo raccolto questo tipo di dati specifici da quando la NASA ha lanciato il Dynamics Explorer nel 1981, " disse Zesta, il cui team include il vice ricercatore principale Marilia Samara e l'ingegnere di sistema Dione Jaime Esper, nonché un certo numero di Goddard e scienziati universitari che forniscono gli strumenti. Il Dynamics Explorer consisteva in due satelliti che studiavano le interazioni tra i plasmi nella magnetosfera e quelli nella ionosfera terrestre.
Però, realizzerà questi obiettivi con differenze distinte. Dove Dynamics Explorer ha raccolto dati forse una volta ogni tre orbite, Dione raccoglierà misurazioni da orbite successive a causa dei minori requisiti di alimentazione e dei sistemi miniaturizzati di Dione. Lo farà anche da una piattaforma molto più piccola, una scatola da scarpe, Piattaforma 6U che sfrutta l'esperienza acquisita dalla navicella spaziale Dellingr sviluppata da Goddard. Un team di ingegneri e scienziati Goddard ha sviluppato Dellingr specificamente per migliorare l'affidabilità e la robustezza di questi minuscoli veicoli spaziali, ma ad un costo drasticamente ridotto. Dellingr lanciato nel 2017.
Piattaforma densamente imballata
"Questo sarà forse il CubeSat più denso mai volato, Esper ha aggiunto. "Stiamo pilotando quattro strumenti scientifici e un esperimento di ingegneria in un CubeSat 6U. È molto insolito".
Tre degli strumenti saranno forniti da Goddard; tutti sono stati sviluppati con i finanziamenti del programma di ricerca e sviluppo interno di Goddard e tutti hanno volato o sono in programma di volare durante le imminenti missioni CubeSat o suborbitali.
Includono un magnetometro fluxgate collaudato in volo, che ha debuttato sul volo inaugurale di Dellingr, e lo spettrometro di massa ione-neutro (INMS), un altro strumento che ha volato su Dellingr e su una missione finanziata dalla National Science Foundation chiamata ExoCube. Sia su Dellingr che su ExoCube, l'INMS doveva misurare la materia che crea resistenza atmosferica sui satelliti. Il terzo contributo di Goddard, il Dual Electrostatic Analyzer volerà su Endurance, una missione pionieristica che misurerà direttamente un particolare componente del campo elettrico terrestre generato nella ionosfera.
Utah State University e Virginia Tech stanno fornendo il quarto strumento, il Grided Retarding Ion Distribution Sensor (GRIDS). GRIDS è progettato per misurare la distribuzione, movimento, e la velocità degli ioni e volerà sulla missione PetitSat sviluppata da Goddard il cui lancio è previsto nel 2021.
Zesta ha affermato di aver concepito il concetto di Dione diversi anni fa mentre lavorava ancora con l'aeronautica statunitense. "Sono venuto alla NASA (nel 2012) e il sogno non è morto, " disse Zesta.
