NASA-sondes gaan potentieel gevaarlijk 'ruimteweer' bestuderen

SpaceX lanceerde woensdag twee satellieten voor NASA die zullen bestuderen hoe de elektrisch geladen zonnewind samenwerkt met het magnetische veld van de aarde. Hierdoor ontstaat voortdurend veranderend en soms gevaarlijk 'ruimteweer' dat satellieten, elektriciteitsnetwerken en andere belangrijke systemen beïnvloedt.

De identieke TRACERS-satellieten zullen opereren in de magnetosfeer, "het gebied rond onze aarde dat wordt gedomineerd door het magnetische veld van de planeet en dat ons beschermt tegen de stellaire straling en eigenlijk tegen alles wat er verder in de ruimte gebeurt", aldus Joseph Westlake, directeur van de afdeling zonnefysica van NASA.

"Wat we van TRACERS leren is van cruciaal belang voor het begrijpen en uiteindelijk voorspellen van de manier waarop energie van de zon de aarde en onze ruimte- en grondgebonden middelen beïnvloedt, of het nu gaat om GPS- of communicatiesignalen, elektriciteitsnetwerken, ruimtevaartuigen en onze astronauten die in de ruimte werken.

"Het helpt ons om onze manier van leven hier op aarde veilig te houden."

Samen met TRACERS reisden aan boord van een SpaceX Falcon 9-raket nog vijf andere kleine satellieten de ruimte in. Eén daarvan is voorzien van een nieuwe 'meertalige' terminal om met meerdere andere satellieten en ruimtesondes te communiceren via verschillende protocollen.

Een andere studie zal gegevens verzamelen over hoeveel zonne-energie de aarde absorbeert en weer de ruimte in uitzendt, ook wel bekend als de 'stralingsbalans'. Een andere studie richt zich op de manier waarop 'killer-elektronen' met hoge energie uit de Van Allen-stralingsgordels worden geslagen en in de atmosfeer terechtkomen.

Er waren nog twee andere kleine satellieten aan boord, waaronder een experimentele "cubesat" die supersnelle 5G-communicatietechnologie in de ruimte zal testen en een andere die is gebouwd door een Australisch bedrijf. Deze satellieten zijn uitgerust met vijf kleine satellieten om technologie voor luchtverkeersbeheer in de ruimte te testen, waarmee vliegtuigen overal ter wereld kunnen worden gevolgd en gecommuniceerd.

De missie ging om 14:13 uur EDT van start toen een SpaceX Falcon 9-raket tot leven kwam bij lanceerplatform 4E op Vandenberg Space Force Base aan de kust van Californië. De lancering werd een dag uitgesteld vanwege een regionale stroomstoring op dinsdag, waardoor de luchtverkeerscommunicatie boven de Stille Oceaan nabij Vandenberg werd verstoord.

De tweede keer liep de aftelling soepel tot nul en nadat de bovenste trap en de lading uit de onderste atmosfeer waren gehaald, liet de eerste trap zich los, veranderde van koers en vloog terug naar een landingsplaats vlak bij het lanceerplatform.

Een paar seconden later sloeg de motor van de bovenste trap af om het voertuig in de geplande voorlopige baan te brengen. De twee satellieten die de primaire TRACERS-lading vormen, werden ongeveer anderhalf uur na de lancering in de ruimte gebracht.

Twee van de overige kleine satellieten zouden eerder in een iets andere baan worden losgelaten, terwijl de rest TRACERS een paar minuten later zou volgen.

TRACERS is een acroniem voor Tandem Reconnection and Cusp Electrodynamics Reconnaissance Satellites. De twee ruimtevaartuigen, gebouwd door Boeing, zullen samen in dezelfde baan vliegen, met tussenpozen van 10 seconden tot twee minuten. Dit helpt onderzoekers om snelle veranderingen nauwkeurig te meten die aangeven hoe de zonnewind "koppelt" met het magnetische veld van de aarde.

"De zon is een brandende, vurige bal van plasma en terwijl hij brandt, blaast hij uitlaatgassen uit die we zonnewind noemen. Het is plasma en dat stroomt altijd van de zon naar de aarde", aldus David Miles, hoofdonderzoeker aan de Universiteit van Iowa.

"En soms houdt het magnetische veld van de aarde het in principe tegen, net zoals wanneer er een steen in een beek ligt en het water eromheen stroomt. Maar soms koppelen die twee systemen zich (en) stort je massa, energie en impuls in het aardsysteem."

Die koppeling zorgt voor spectaculaire poollichtverschijnselen , "maar het stimuleert ook een aantal negatieve zaken die we willen begrijpen en beperken. Denk bijvoorbeeld aan ongeplande elektrische stromen in onze elektriciteitsnetten die mogelijk versnelde veroudering van elektriciteitsleidingen veroorzaken, verstoring van GPS en dat soort dingen."

"We proberen te begrijpen hoe de koppeling tussen die systemen verandert in de ruimte en in de tijd", aldus Miles.

De doelen van de andere satellieten die woensdag werden gelanceerd, variëren van fundamentele wetenschap tot technologische ontwikkeling. De Polylingual Experimental Terminal, of PExT, zal apparatuur testen die data kan verzenden en ontvangen van meerdere overheids- en commerciële satellieten via meerdere communicatieprotocollen.

Het doel is om de communicatie van en naar een breed scala aan satellieten en ruimtesondes te stroomlijnen om zo de efficiëntie te verbeteren en de kosten te verlagen.

Een andere satelliet, bekend als Athena-EPIC, zal de metingen van de stralingsbalans van de aarde voortzetten, de balans tussen de zonne-energie die de omgeving van de aarde binnenkomt en de energie die terug de ruimte in wordt uitgestraald.

Met behulp van reserveonderdelen van eerdere missies zal Athena-EPIC innovatieve LEGO-achtige satellietonderdelen testen. Deze moeten de kosten verlagen en tegelijkertijd de omvang van de satellieten verkleinen.

De Relativistic Atmospheric Loss-satelliet (REAL), ook een kleine cubesat, zal bestuderen hoe elektronen in de Van Allen-stralingsgordels van hun plaats worden gestoten en zo een bedreiging vormen voor satellieten en andere systemen. Robyn Millan van Dartmouth University is de hoofdonderzoeker.

"De stralingsgordels zijn een gebied rond de aarde dat gevuld is met hoogenergetische geladen deeltjes die met bijna de lichtsnelheid reizen", zei ze. "Deze worden soms ook wel killer-elektronen genoemd, omdat deze deeltjes een gevaar vormen voor onze satellieten in de ruimte. Ze regenen ook neer op onze atmosfeer, waar ze kunnen bijdragen aan de vernietiging van de ozonlaag."

De ECHTE cubesat weegt minder dan 4,5 kilo en is slechts 30 centimeter lang. Ondanks zijn kleine formaat "draagt hij een krachtige deeltjessensor die voor het eerst zeer snelle metingen doet van deze elektronen wanneer ze onze atmosfeer binnenkomen, en dit is echt cruciaal om te begrijpen wat ze verstrooit."

Wat REAL uniek maakt, zei ze, is het kleine formaat van de sensor, waardoor deze door een cubesat kan worden gedragen. Dit "zou toekomstige missies mogelijk kunnen maken, met name missies waarvoor constellaties van satellieten nodig zijn."