Solo pochi anni fa, le comunità di astronomia ed eliofisica erano scettiche sul fatto che CubeSats potesse ottenere dati scientifici in modo affidabile. Ma questi satelliti delle dimensioni di un panino hanno dimostrato la loro capacità di restituire dati utili.

Durante il meeting di aprile 2019 dell'American Physical Society, che si terrà dal 13 al 16 aprile, a Denver, Colorado, Christopher S. Moore, un borsista post-dottorato presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nel Solar and Stellar X-ray Group, descriverà come lo spettrometro solare a raggi X in miniatura (MinXSS) CubeSats misura i raggi X molli dal sole. Queste sono state le prime missioni CubeSat orientate alla scienza solare volate per la direzione della missione scientifica della NASA.

Come descriverà durante l'incontro, Moore era una delle decine di studenti laureati che hanno contribuito a MinXSS nel corso della sua vita. Ha lavorato sui MinXSS CubeSats come parte della sua ricerca di dottorato presso l'Università del Colorado Boulder.

"Questo lavoro ha dimostrato che questi piccoli, relativamente economici, che vanno da $ 1 milione a $ 2 milioni per MinXSS, CubeSats può raccogliere dati che riempiono una nicchia specifica ed è coerente con i grandi satelliti, che costano molto di più, e contribuire a importanti ricerche scientifiche, " ha detto Moore.

MinXSS-1 è stato lanciato nel dicembre 2015 sul lancio Atlas-V Cygnus OA-4, Missione di rifornimento orbitale ATK alla Stazione Spaziale Internazionale, dove è stato dispiegato per un'orbita di circa 12 mesi attorno alla Terra. La seconda versione, MinXXS-2, è stato lanciato su SpaceX Falcon 9 come parte dello Spaceflight SSO-A:SmallSat Express nel dicembre 2018 e distribuito per un'orbita e un'operazione di quattro-cinque anni.

I CubeSat orientati alla scienza sono economici, satelliti di breve durata costruiti per effettuare osservazioni e misurazioni scientifiche specifiche. MinXSS, Per esempio, presenta componenti economici come un metro a nastro estensibile che funge da antenna radio.

Il suo carico utile scientifico consiste in uno spettrometro a raggi X molli che è stato modificato per la compatibilità con l'ambiente ostile dello spazio. MinXSS trasporta anche fotometri a base di silicio a bordo per altre misurazioni di raggi X molli e luce visibile.

Il MinXSS-1 (il primo dei satelliti gemelli) finanziato dalla NASA è stato il test iniziale del Blue Canyon Technologies XACT, che è un sistema miniaturizzato di determinazione e controllo dell'atteggiamento. Il successo di MinXSS-1 e XACT ha portato al premio SmallSat 2016 Mission of the Year.

"MinXSS misura i raggi X molli solari tra 0,5 e 12 kiloelettronvolt a una risoluzione spettrale moderata, che include la banda passante da 0,5 a 2 keV scarsamente osservata, " ha spiegato Moore. "Questa regione spettrale è altamente informativa sulle condizioni del plasma atmosferico solare per temperature superiori a 2 milioni di kelvin presenti nei brillamenti solari e durante la quiescenza (dormienza)."

I dati raccolti da MinXSS sono coerenti con le inferenze di grandi satelliti. "I dati MinXSS ci aiuteranno a capire la fisica dietro i brillamenti solari, "Ha detto Moore. "I raggi X molli trasportano informazioni sulla temperatura, densità e composizione chimica del materiale nell'atmosfera solare, che consente agli scienziati di tracciare come eventi come brillamenti e altri processi durante i periodi di calma riscaldano il materiale circostante nella corona, l'atmosfera del sole."

Le variazioni dell'emissione di raggi X solare sono fortemente correlate con caratteristiche magnetiche su larga scala chiamate regioni attive. "Queste regioni attive appaiono come anelli luminosi nei raggi X molli, ma appaiono come macchie scure sulla superficie solare (la fotosfera), quindi sono chiamate "macchie solari". I dati MinXSS possono aiutare a limitare direttamente la temperatura del plasma di queste caratteristiche relativamente quasi statiche, " ha detto Moore.

CubeSats offre "eccellenti opportunità per formare i futuri leader nella tecnologia e nella scienza, come studenti universitari, studenti laureati e postdoc hanno comunemente ruoli fondamentali nel design, sviluppo, test, operazioni di missione e analisi scientifica, " ha detto Moore. "Più di 40 studenti laureati presso l'Università del Colorado Boulder hanno contribuito a MinXSS nel corso della vita del progetto".

Grazie ai recenti successi di CubeSat, La NASA e la National Science Foundation ora offrono nuove opportunità di finanziamento per finanziare direttamente CubeSat orientati alla scienza.