I ricercatori dell'Università del Michigan svolgeranno un ruolo centrale nella prossima missione della NASA Geospace Dynamics Constellation, uno sguardo unico nel suo genere su uno strato protettivo esterno dell'atmosfera terrestre e su come interagisce con il clima solare.

Il clima solare rappresenta una minaccia per la Terra, con il potenziale di causare gravi danni alle nostre reti elettriche e ai nostri satelliti. La missione Geospace Dynamics Constellation della NASA, o GDC, include tre indagini scientifiche che ci aiuteranno a prevedere gli impatti dell'attività solare come espulsioni di massa coronale, vento solare e brillamenti.

UM è leader nella ricerca sulla fisica solare, fornendo strumenti predittivi migliorati per il clima solare e il suo impatto sociale e tecnologico. I sei satelliti che compongono il GDC forniranno le prime misurazioni globali dirette di due strati sovrapposti della nostra atmosfera che sono centrali per la nostra difesa contro il clima solare:la ionosfera e la termosfera. A un'altitudine compresa tra circa 50 e 400 miglia sopra la superficie terrestre, si trovano tra la bassa atmosfera e lo spazio esterno, un cuscinetto per le particelle cariche del vento solare, brillamenti ed espulsioni di massa coronale, nonché raggi X e radiazioni UV.

Due degli strumenti scientifici della GDC includono ricercatori UM:

• L'esperimento completo di precipitazione aurorale misurerà le particelle ad alta energia che entrano nell'atmosfera superiore. CAPE è guidato dall'allume UM Daniel Gershman, attualmente con il Goddard Space Flight Center della NASA. Anche Aaron Ridley, professore di scienze e ingegneria del clima e dello spazio, è un collaboratore.
• Lo spettrometro modulare per la caratterizzazione dell'atmosfera e della ionosfera, o MoSAIC, misurerà la composizione della ionosfera e della termosfera, nonché i venti che la attraversano. Ridley è un ricercatore collaboratore.

"CAPE fornisce misurazioni dell'aurora boreale e meridionale, o dell'aurora", ha detto Ridley. "Entrambi aggiungono energia alla nostra atmosfera superiore, facendola gonfiare come un pallone e alterando le traiettorie dei satelliti e della Stazione Spaziale Internazionale."

Il MoSAIC quantificherà la risposta atmosferica all'energia aurorale in entrata misurando la pressione e i venti. Tali dati consentiranno agli operatori satellitari di modificare le orbite per evitare collisioni.

"Mi piace pensare a CAPE come al 'radar Doppler' della meteorologia spaziale", ha detto Gershman. "Nel corso della missione GDC, CAPE sarà in grado di produrre mappe meteorologiche spaziali locali, regionali e globali di pioggia di elettroni e ioni. Queste mappe possono essere utilizzate per aiutare a prevedere grandi cambiamenti nell'alta atmosfera e quindi possono aiutare a mantenere satelliti in orbita terrestre bassa al sicuro."

Il coinvolgimento di Ridley in molteplici missioni gli offre una prospettiva unica su ciò che la GDC sta tentando di realizzare.

"Questa è la prima volta che la NASA lancia così tanti satelliti per fare questo genere di cose in una volta", ha detto Ridley. "La NASA non ha mai affrontato questo tipo di dati prima, in termini di avere sei satelliti che misurano le condizioni nell'orbita terrestre bassa."

Prima che ciò possa accadere, c'è molto da fare. I ricercatori dell'UM studiano come interagiscono ioni e neutroni e come ciò crea instabilità nell'atmosfera. Ridley sta cercando di costruire nuovi modelli per la ionosfera e la termosfera che catturino l'interruzione dell'aurora e prevedano con maggiore precisione gli eventi meteorologici spaziali.

La NASA sta attualmente valutando cinque strumenti aggiuntivi, due dei quali potrebbero essere selezionati, da includere nella GDC. Uno strumento in esame è guidato da ricercatori con legami U-M.

Mark Moldwin, un professore di Arthur F. Thurnau e professore di scienze e ingegneria del clima e dello spazio, è a capo del Near Earth Magnetometer Instrument in a Small Integrated System, una delle missioni aggiuntive in esame per essere volate come parte del lancio. Il GDC integra le misurazioni dell'aurora con misurazioni del campo magnetico, catturando più energia che entra nell'atmosfera. Questa funzione potrebbe essere un'opportunità per testare una tecnologia magnetometro relativamente nuova che può essere utilizzata sui satelliti più piccoli che sono diventati popolari negli ultimi decenni.

I satelliti attuali in genere hanno i magnetometri collegati tramite un lungo braccio. La distanza è necessaria poiché l'elettronica dei veicoli spaziali emette il proprio campo magnetico, rendendo le misurazioni più complicate. Attaccare bracci lunghi a satelliti sempre più piccoli è difficile.

"Vuoi avvicinare i magnetometri alla navicella spaziale", ha detto Moldwin. "Vedrai il segnale magnetico dal velivolo, ma con tre magnetometri su un braccio accorciato e alcuni algoritmi matematici molto intelligenti per ordinare il rumore dal segnale, possiamo ripulire i dati. Ciò significa che con magnetometri più piccoli su un più corto boom (più economico), possiamo eliminare i campi magnetici dall'elettronica, permettendoci di studiare la scienza". + Esplora ulteriormente

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