Il 4 gennaio 2019, alle 4:37 EST la missione CAPER-2 lanciata dal Centro Spaziale Andøya di Andenes, Norvegia, su un razzo sonda Black Brant XII a 4 stadi. Raggiungendo un apogeo di 480 miglia di altezza prima di sprofondare nel Mare Artico, il razzo ha volato attraverso l'aurora boreale attiva, o aurora boreale, studiare le onde che accelerano gli elettroni nella nostra atmosfera.

CAPPER-2, abbreviazione di Cusp Alfvén e Plasma Electrodynamics Rocket-2, è una missione missilistica sonda, un tipo di astronave che trasporta strumenti scientifici a breve, viaggi mirati nello spazio prima di ricadere sulla Terra. Oltre ai loro cartellini dei prezzi relativamente bassi e ai tempi di sviluppo rapidi, i razzi sonda sono ideali per il lancio in eventi transitori, come l'improvvisa formazione dell'aurora boreale, o aurora boreale.

Per gli scienziati di CAPER-2, volare attraverso un'aurora fornisce una sbirciatina in un processo tanto fondamentale quanto complesso:come vengono accelerate le particelle nello spazio? La NASA studia questo fenomeno nel tentativo di comprendere meglio non solo l'ambiente spaziale che circonda la Terra, e quindi proteggere la nostra tecnologia nello spazio dalle radiazioni, ma anche per aiutare a comprendere la natura stessa delle stelle e delle atmosfere in tutto il sistema solare e oltre.

"In tutto l'universo hai particelle cariche che vengono accelerate:nell'atmosfera del Sole, nel vento solare, nelle atmosfere di altri pianeti, e negli oggetti astrofisici, " ha detto Jim LaBelle, fisico spaziale al Dartmouth College di Hannover, New Hampshire, e investigatore principale per la missione CAPER-2. "Un'aurora ci presenta un laboratorio locale dove possiamo osservare da vicino questi processi di accelerazione".

tecnicamente, il team di CAPER-2 è interessato a ciò che accade appena prima che un'aurora inizi a brillare. elettroni, riversandosi nella nostra atmosfera dallo spazio, si scontrano con i gas atmosferici e attivano il bagliore dell'aurora. In qualche modo, prendono velocità lungo il percorso.

"Quando si schiantano nella nostra atmosfera, questi elettroni viaggiano oltre 10 volte più velocemente di prima, " ha detto Doug Rowland, fisico spaziale presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che studia anche l'accelerazione delle particelle. "Ancora non capiamo la fisica fondamentale di come ciò accada".

Il team di CAPER-2 si è concentrato su un tipo speciale di aurora che si forma durante il giorno. A differenza dell'aurora notturna, l'aurora diurna è innescata da elettroni che fluiscono direttamente dal Sole, e ne sappiamo molto meno.

"C'è stata un'enorme quantità di ricerche fatte sulla normale aurora notturna, ma l'aurora diurna è molto meno studiata, " ha detto Craig Kletzing, fisico spaziale presso l'Università dell'Iowa a Iowa City e coinvestigatore della missione. "Ci sono buone indicazioni che ci sono alcune somiglianze e ci sono anche alcune differenze".

Il team si sta concentrando su come gli elettroni che creano le aurore diurne vengono spinti dalle onde, in modi che possono o meno differire dalle aurore notturne. Due tipi di onde sono di particolare interesse, e hanno effetti opposti. Alfvén saluta, prende il nome dal premio Nobel svedese Hannes Alfvén che per primo predisse la loro esistenza nel 1942, si pensa che accelerino gli elettroni. Queste enormi onde, lunghe da decine a centinaia di miglia da picco a picco, si propagano lungo le linee del campo magnetico terrestre, sbattere gli elettroni avanti e indietro.

Dall'altra parte ci sono le onde di Langmuir, che sono generati dagli elettroni stessi, un processo che ruba parte dell'energia degli elettroni e li rallenta. CAPER-2 trasporterà un correlatore onda-particella ad alta risoluzione per misurarli, la prima missione di razzo sonda a farlo per l'aurora diurna.

"Questo è molto intensivo di dati, " ha detto LaBelle. "È unico per il suono dei razzi essere in grado di guardare questo meccanismo in questo livello di dettaglio."

Per il lancio, il team CAPER-2 si è recato nel nord della Norvegia, uno dei pochi posti che può mettere un razzo nel raggio dell'aurora diurna. Ogni giorno, la Norvegia settentrionale ruota sotto un'apertura nel campo magnetico terrestre nota come cuspide polare settentrionale, dove le particelle del Sole possono incanalarsi nella nostra atmosfera superiore.

Incontrare l'aurora proprio dove si formano è il modo migliore per comprendere i processi fisici che sono troppo grandi per essere replicati in un laboratorio.

"È una specie di laboratorio naturale, " ha aggiunto LaBelle. "Portiamo il nostro esperimento in due ambienti diversi, dove le variabili sono diverse, e poi verifica la teoria e rispondi alle domande."