Misja STORIE NASA aby opowiedzieć historię pierścieniowego prądu Ziemi
Pole magnetyczne Ziemi działa jak potężna bariera, która przyciąga naładowane cząstki z kosmosu w pobliżu naszej planety i gromadzi je w ukrytym toroidalnym pasie wokół Ziemi, nazywanym prądem pierścieniowym.
Ta uwięziona grupa cząstek ma kluczowy wpływ na to, jak Ziemia reaguje na zmienne warunki kosmiczne, czyli pogodę kosmiczną, która może oddziaływać na technologie, od których zależymy ? satelity i sieci energetyczne. Jednak wciąż pozostaje wiele pytań o prąd pierścieniowy.
NASA pracuje nad uruchomieniem misji, która da unikalny, wewnętrzny widok na zewnątrz prądu pierścieniowego. Nazywana STORIE (Storm Time O+ Ring current Imaging Evolution), misja ma wystartować w maju wraz z 34. misją komercyjnego dostarczania SpaceX do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dla NASA. Została zorganizowana w ramach Space Test Program - Houston 11 (STP-H11), partnerstwa US Space Force i NASA. Po zainstalowaniu na zewnętrznej części stacji kosmicznej (planowane kilka dni po przybyciu), STORIE spojrzy na prąd pierścieniowy z zewnątrz, by pomóc naukowcom odpowiedzieć na długoterminowe pytania o to, jak rośnie i kurczy się oraz z jakich cząstek się składa.
"Te cząstki mają istotny wpływ na pogodę kosmiczną," powiedział Alex Glocer, główny badacz STORIE w Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt, Maryland, gdzie instrument został zaprojektowany i złożony. "Chcemy zrozumieć, jak ta uwięziona populacja gromadzi się i skąd pochodzi."
Te szczegóły nabierają znaczenia podczas burz słonecznych, gdy wyrzuty ze Słońca mogą prowadzić do zaburzeń magnetycznych na Ziemi. Podobnie jak pasy radiacyjne Van Allena, ale z cząstkami o niższych energiach, prąd pierścieniowy ma skłonność do gwałtownych zmian w rozmiarze, kształcie i natężeniu niż pasy radiacyjne podczas burz słonecznych. Dodatkowo w prądzie pierścieniowym cząstki dodatnio i ujemnie naładowane płyną w przeciwnych kierunkach, tworząc prądy elektryczne. Zmiany tam mogą prowadzić do fluktuacji magnetycznych i indukowanych prądów na powierzchni Ziemi, co może wpływać na rurociągi i linie energetyczne. Prąd pierścieniowy może również przyczyniać się do gromadzenia ładunku na powierzchni satelitów na orbicie wokół Ziemi, co może powodować awarie statków kosmicznych. Dodatkowo, gdy energia rośnie w prądzie pierścieniowym, część tej energii przekazywana jest do wyższych warstw atmosfery, powodując jej nagrzanie, napompowanie i tworzenie większego oporu dla satelitów, co może spowodować deorbitację statku kosmicznego wcześniej niż oczekiwano.
Aby obejrzeć ten materiał wideo, włącz JavaScript i rozważ aktualizację przeglądarki internetowej obsługującej wideo HTML5
Jednak trudno jest bezpośrednio badać prąd pierścieniowy, ponieważ cząstki w nim zawarte są niewidoczne. "Nie da się ich po prostu sfotografować kamerą," wyjaśnił Glocer.
Zamiast tego STORIE będzie skanować świecenie energetycznie obojętnych atomów ENA, które powstają, gdy cząstki naładowane uwięzione w prądzie pierścieniowym udaje się uwolnić. Cząstki zyskują wolność, kradnąc elektron z zewnętrznej atmosfery Ziemi, znanej jako egzosfera, i stają się obojętne.
"Gdy te naładowane cząstki staną się obojętne, nie odczuwają już wpływu pola magnetycznego Ziemi i nie są już uwięzione," powiedział Glocer. "Mogą po prostu odlecieć w dowolnym kierunku."
Poprzez mierzenie prędkości i kierunku ENA, STORIE może pomóc odpowiedzieć na długoletnie pytania dotyczące pochodzenia cząstek w prądzie pierścieniowym ? czy pochodzą one ze strumienia cząstek płynących ze Słońca, znanego jako wiatr słoneczny, czy z Ziemi.
Zespół STORIE zaprojektował instrument tak, aby zwracał szczególną uwagę na dodatnio naładowane atomy tlenu (O+), ponieważ, według Glocera, "Gdy widzisz tlen, pochodzi on z atmosfery. Z wiatrem słonecznym dostajesz to bardzo niewiele." Jeśli STORIE wykryje dużo atomów tlenu, naukowcy będą wiedzieć, że prąd pierścieniowy w dużej mierze pochodzi z atmosfery Ziemi, a nie ze wiatru słonecznego.
Glocer i inni naukowcy chcą także dowiedzieć się, czy populacja naładowanych cząstek w prądzie pierścieniowym gromadzi się w szybkie zrywy, czy rośnie powoli i stopniowo. "Czy to jak wypełnianie jeziora stałym strumieniem wodospadu czy jak grad kropli?" ? zapytał Glocer.
Poprzednie misje NASA ? takie jak IMAGE (Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration) i TWINS (Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers) ? badały ENA prądu pierścieniowego wcześniej, używając widoku z góry na dół, co pozwalało im widzieć cały prąd naraz. Jednak z tej perspektywy promieniowanie ultrafioletowe odbijane od Ziemi ? w centrum pierścienia ? może zakłócać obserwacje ENA, a geometria obserwacyjna utrudnia dostrzeżenie uwięzionych cząstek w pobliżu równika.
"Z perspektywy STORIE od środka na zewnątrz, Ziemia ma się za tobą i możesz dostrzec tę uwięzioną populację w pobliżu równika, którą inne misje miały trudności obserwować," dodał Glocer.
Aby obejrzeć ten materiał wideo, włącz JavaScript i rozważ aktualizację przeglądarki internetowej obsługującej wideo HTML5
Niektóre eksperymenty z rakietami dźwiękowymi w przeszłości dały krótkie, od środka na zewnątrz widoki prądu pierścieniowego, ale miały tylko kilka minut na obserwację i mogły zobaczyć tylko część prądu pierścieniowego podczas każdego lotu. Widok STORIE ujawni jednego odcinek prądu pierścieniowego na raz, ale gdy stacja kosmiczna będzie okrążać Ziemię, STORIE będzie budować pełny obraz prądu pierścieniowego mniej więcej co 90 minut.
Podczas sześciomiesięcznej misji STORIE będzie monitorować, jak prąd pierścieniowy ewoluuje w czasie i pozwoli naukowcom porównać jego zachowanie podczas burz słonecznych z tym, gdy Słońce jest spokojne. Wnioski z STORIE pomogą nam lepiej zrozumieć, jak Ziemia reaguje na burze słoneczne, poprawić prognozy pogody kosmicznej oraz pomóc w ograniczeniu efektów pogody kosmicznej na technologię, od której zależy ludzkość.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
