Decine di studenti della CU Boulder hanno progettato e costruito il satellite CSSWE CubeSat, che è stato utilizzato per studiare le particelle energetiche nelle fasce di radiazione di Van Allen. Credito:Università del Colorado
Un mistero di 60 anni riguardante la fonte di alcune particelle energetiche e potenzialmente dannose nelle cinture di radiazioni della Terra è ora risolto utilizzando i dati di un satellite delle dimensioni di una scatola da scarpe costruito e gestito dagli studenti dell'Università del Colorado Boulder.
I risultati del nuovo studio indicano che gli elettroni energetici nella cintura di radiazione interna della Terra - principalmente vicino al suo bordo interno - sono creati da raggi cosmici nati da esplosioni di supernove, ha detto l'autore principale dello studio, Professor Xinlin Li del Laboratorio di Fisica dell'Atmosfera e dello Spazio (LASP) di CU Boulder. cinture di radiazione terrestre, note come cinture di Van Allen, sono strati di particelle energetiche mantenute in posizione dal campo magnetico terrestre.
Il team ha dimostrato che durante un processo chiamato "decadimento del neutrone albedo del raggio cosmico" (CRAND), i raggi cosmici che entrano nell'atmosfera terrestre si scontrano con atomi neutri, creando uno "spruzzo" che produce particelle cariche, compresi gli elettroni, che rimangono intrappolati dai campi magnetici della Terra. I risultati hanno implicazioni per comprendere e prevedere meglio l'arrivo di elettroni energetici nello spazio vicino alla Terra, che possono danneggiare i satelliti e minacciare la salute degli astronauti che camminano nello spazio, disse Li.
"Stiamo segnalando la prima rilevazione diretta di questi elettroni energetici vicino al bordo interno della fascia di radiazione terrestre, " disse Li, anche professore nel dipartimento di scienze di ingegneria aerospaziale di CU-Boulder. "Abbiamo finalmente risolto un mistero lungo sei decenni". Un articolo sull'argomento è stato pubblicato nel numero del 13 dicembre di Natura . Lo studio è stato finanziato principalmente dalla National Science Foundation.
I ricercatori testano il CubeSat, che comunica con una stazione di terra a circa quattro miglia di distanza. Credito:Università del Colorado Boulder
Subito dopo la scoperta delle fasce di radiazione di Van Allen nel 1958, scienziati sia americani che russi hanno concluso che CRAND era probabilmente la fonte di protoni ad alta energia intrappolati nel campo magnetico terrestre. Ma nei decenni successivi, nessuno ha rilevato con successo gli elettroni corrispondenti che dovrebbero essere prodotti durante il decadimento dei neutroni.
La missione CubeSat, chiamato Colorado Student Space Weather Experiment (CSSWE), ospita un piccolo, telescopio per particelle energetiche per misurare il flusso di protoni energetici solari e gli elettroni della fascia di radiazione terrestre. Lanciato nel 2012, CSSWE ha coinvolto più di 65 studenti CU Boulder ed è stato gestito per più di due anni da una stazione di terra che hanno costruito sul tetto di un edificio LASP nel campus.
Il CubeSat appena prima di essere portato nella struttura di lancio. Credito:Università del Colorado Boulder
Lo strumento su CSSWE, chiamato il relativistico, Il piccolo esperimento integrato del telescopio elettronico e protonico (REPTile) è una versione più piccola di REPT, strumenti gemelli sviluppati da un team di CU Boulder guidato dal direttore del LASP e coautore di Nature Paper Daniel Baker che sono stati lanciati durante la missione Van Allen Probes 2012 della NASA.
"Questo è davvero un bellissimo risultato e una grande intuizione derivata da un satellite studentesco notevolmente economico, illustrando che le cose buone possono arrivare in piccoli pacchetti, " ha detto Baker. "È una scoperta importante che è sempre stata lì, una dimostrazione che Yogi Berra aveva ragione quando ha osservato 'Puoi osservare molto solo guardando.'"
Assemblaggio dell'unico carico utile scientifico a bordo; ha restituito dati di alta qualità, rapporto dei ricercatori. Credito:Università del Colorado Boulder
"Questi risultati rivelano, per la prima volta, come vengono create le particelle cariche di energia nell'ambiente spaziale vicino alla Terra, " disse Irfan Azeem, un direttore di programma nella divisione di scienze atmosferiche e geospaziali della NSF.
"I risultati miglioreranno significativamente la nostra comprensione dell'ambiente Terra-spazio, " Ha detto Azeem. "È emozionante vedere i CubeSat finanziati dalla NSF costruiti da studenti universitari e laureati al centro di una significativa scoperta scientifica".
