GTOSat - non solo fornirà osservazioni chiave delle cinture di radiazioni proibitive per l'ambiente che circondano la Terra, fornirà i primi passi di una nuova visione tecnologica.

Questa missione di primati servirà da apripista per nuove tecnologie tolleranti alle radiazioni che potrebbero aiutare gli scienziati a realizzare un sogno a lungo cercato:dispiegare una costellazione di piccoli satelliti oltre l'orbita terrestre bassa per raccogliere simultaneamente, misurazioni multipunto della magnetosfera terrestre in continua evoluzione, che protegge il pianeta dal costante assalto di particelle cariche che fuoriescono dal Sole.

Per di più, sarà il primo CubeSat ad operare in orbita di trasferimento geostazionario, o GTO - da cui deriva il nome - e il primo ad utilizzare l'ultimo, versione più robusta del bus spaziale Dellingr sviluppato dalla NASA:il Dellingr-X.

Premi HTIDeS della NASA GTOSat e altri

"La terza volta è un incanto, "ha detto Larry Kepko, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Aveva già cercato di ottenere finanziamenti nell'ambito della tecnologia eliofisica dell'agenzia e dello sviluppo di strumenti per la scienza, o HTIDeS, programma per costruire e lanciare la missione. Oltre a GTOSat, il programma HTIDeS ha finanziato altre quattro missioni CubeSat, 13 indagini su razzi e mongolfiere, e 12 sforzi per lo sviluppo di strumenti.

Il lancio è previsto per l'inizio del 2021, il GTOSat da $ 4,5 milioni raccoglierà misurazioni da un'orbita terrestre altamente ellittica che è un'orbita di trasferimento standard per i satelliti di comunicazione che operano in orbita geostazionaria circa 22, 000 miglia dalla Terra. Da quella posizione, GTOSat utilizzerà i suoi due strumenti di bordo per misurare le particelle ad alta energia che probabilmente provengono dal vento solare e dai raggi cosmici.

Queste particelle girano, rimbalzo, e scivolare attraverso due concentrici, anelli a forma di ciambella chiamati cinture di Van Allen, a volte sparando nell'atmosfera terrestre o fuggendo nello spazio. Chiamato per James Van Allen, il loro scopritore, queste cinture di radiazioni si trovano nella regione interna dell'ambiente magnetico terrestre, la magnetosfera. Lì si gonfiano e si restringono nel tempo come parte di un sistema spazio-tempo molto più ampio che può interrompere i satelliti e le comunicazioni GPS, minacciano la salute e la sicurezza degli astronauti che lavorano nell'orbita terrestre bassa, o anche, quando estremo, interferire con la rete elettrica.

"Queste particelle energetiche possono danneggiare i veicoli spaziali e comportare rischi significativi per la salute degli astronauti, " ha dichiarato Lauren Blum, Principal Investigator di GTOSat, uno scienziato Goddard che ha presentato la proposta vincente. "Questa regione dello spazio non è solo scientificamente interessante. Ci influenza direttamente qui sulla Terra".

Attualmente, Le sonde Van Allen della NASA, la seconda missione del programma Living With a Star della NASA, stanno fornendo informazioni senza precedenti sulla dinamica fisica delle fasce di radiazione. Però, le due sonde, che ha lanciato nel 2012, stanno esaurendo il carburante e dovrebbero andare in pensione tra un paio d'anni. GTOSat fornirà nuovi dati al termine della missione Van Allen Probes, ha detto Blum.

Dellingr-X offre una soluzione

Per continuare a raccogliere le misurazioni delle cinture di Van Allen, però, il team GTOSat aveva bisogno di assicurare che l'autobus spaziale e i suoi strumenti potessero resistere a un ambiente ostile così grande, i veicoli spaziali più tradizionali, come le sonde Van Allen, sono costruiti per tollerare. Una missione CubeSat di successo ha richiesto che il suo hardware e software fossero preparati per tollerare l'assalto di particelle cariche, che può distruggere l'elettronica e infine terminare le missioni, Blum ha detto, aggiungendo che ad oggi la maggior parte delle missioni CubeSat opera molto al di sotto dell'altitudine delle fasce di Van Allen.

La navicella spaziale Dellingr-X ha offerto la soluzione perfetta.

Un seguito all'originale Dellingr delle dimensioni di una scatola da scarpe che gli ingegneri hanno progettato specificamente per essere meno costoso, più affidabile della maggior parte dei veicoli spaziali CubeSat, e in grado di eseguire scienze di classe NASA, Dellingr-X aggiunge un nuovo livello di capacità.

L'importantissimo comando e gestione dei dati e i sistemi di alimentazione elettrica di Dellingr-X saranno tolleranti alle radiazioni; in altre parole, they will be able to withstand high-energy particle hits that sometimes cause electronic systems to latch-up and draw too much current.

Both technologies were developed under the Goddard Modular SmallSat Architecture, or GMSA, program, which the center initiated to create overarching system designs and technologies to dramatically reduce mission risks without significantly increasing the cost of smaller platforms.

Future Missions to Benefit

Enabling GTOSat isn't the only benefit of these new GMSA technologies, Kepko said.

NASA is studying a couple constellation-type missions that might employ as many as 36 SmallSats—spacecraft larger than CubeSats but smaller and less expensive than more traditional satellites—in multiple locations within the magnetosphere that encompasses the Van Allen belts. Dellingr spacecraft wouldn't be appropriate for these types of missions due to their small size, but a GMSA-based SmallSat weighing between 110-220 pounds would be, Egli ha detto.

As a pathfinding mission, the relatively inexpensive GTOSat will demonstrate these new technologies and give them flight heritage, Ha aggiunto. "This paves the way and opens the door to eventually flying multiple satellites in a SmallSat constellation beyond low-Earth orbit—something I've waited my entire career to happen but hasn't because it's prohibitively expensive to build and fly multiple, more traditional spacecraft."