La Mission de la NASA Ezie étudiera les signes magnétiques des aurores de la Terre

Bien au-dessus des pôles, des courants électriques intenses appelés courants électriques dans le flux de jet à travers la haute atmosphère de la Terre lorsque les aurores brillent dans le ciel. Ces courants électriques dans les aurores augmentent environ un million d’amplis de charge électrique autour des pôles par seconde. Ils peuvent créer certaines des plus grandes perturbations magnétiques sur les terres, et des changements rapides dans ces courants peuvent provoquer des effets tels que le service électrique. Dans les effets de Marz de ces conditions de météorologie spatiale pour l’homme sur Terre.

Les résultats d’Ezie aideront la NASA à mieux comprendre la dynamique de la connexion terrestre et amélioreront les prédictions des conditions dangereuses de météorologie spatiale qui peuvent nuire aux astronautes, interférer avec les satellites et produire des défaillances dans le service électrique à terre.

La mission Ezie est composée de trois petits satellites CubeSat, chacun de la taille d’une valise à main. Ces petits satellites voleront dans une formation appelée “collier de perles”, se suivant tout en voyageant en orbite autour de la terre, de pôle à pôle, à environ 550 kilomètres (350 miles) de haut. Le vaisseau spatial observera les courants électriques dans le jet qui coulent en dessous, à environ 100 kilomètres (60 miles) au-dessus du sol, dans une couche électrifiée de l’atmosphère terrestre appelée ionosphère.

Pendant chaque orbite, chaque vaisseau spatial Ezie mappera les courants électriques dans le jet pour découvrir sa structure et son évolution. Ces satellites voleront sur la même région avec une séparation de deux à dix minutes les unes des autres, pour révéler comment les courants électriques changent dans le jet.

Auparavant, des expériences de terre et de vaisseau spatial ont observé les courants électriques dans le jet d’Aurorales, qui constitue une petite partie d’un vaste circuit électrique qui s’étend sur 160 000 kilomètres (100 000 miles), de la terre à l’espace. Mais pendant des décennies, la communauté scientifique a discuté de l’apparence générale de ce système en général et de son évolution. L’équipe de mission s’attend à ce que Ezie résout ce débat.

“Ce que fait Ezie est unique”, a déclaré Larry Kepko, scientifique de la mission Ezie au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “Ezie est la première mission dédiée exclusivement à l’étude des courants électriques dans le jet, et le fait avec une technique de mesure complètement nouvelle.”

Cette technique nécessite d’observer l’émission de micro-ondes à partir de molécules d’oxygène à environ 16 kilomètres (10 miles) sous les courants du ruisseau dans le jet. Normalement, les molécules d’oxygène émettent un micro-ondes à une fréquence de 118 gigahecks. Cependant, les courants de flux dans le jet créent un champ magnétique qui peut diviser cette ligne d’émission de 118 gigahecks en un processus appelé effet Zeeman. Plus le champ magnétique est fort, plus la ligne sera séparée.

Chacun des trois vaisseaux spatiaux d’Ezie portera un instrument appelé magnétomètre micro-ondes des courants électriques dans le jet qui observera l’effet Zeeman et mesurera l’intensité et la direction des champs magnétiques de ces courants. Construite par le JPL Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA dans le sud de la Californie, chacun de ces instruments utilisera quatre antennes pointées sur différents angles pour analyser les champs magnétiques le long de quatre routes différentes tandis qu’Ezie fait ses orbites.

La technologie utilisée dans les magnétomètres à micro-ondes de courants électriques dans le charo a été initialement développée pour étudier l’atmosphère et les systèmes météorologiques de la Terre. Les ingénieurs JPL avaient réduit la taille des détecteurs radio afin qu’ils puissent s’adapter à de petits satellites, y compris les missions NASA Tempest-D et Cuberrt, et avaient amélioré les composants qui séparent la lumière dans des longueurs d’onde spécifiques.

Les courants électriques chorro circulent à travers une région difficile à étudier directement, car il est trop élevé pour les ballons scientifiques à atteindre, mais trop faible pour que les satellites y restent.

“L’utilisation de la technique Zeeman pour cartographier à distance les champs magnétiques induits par les courants est une approche vraiment innovante pour obtenir ces mesures à une altitude notoirement difficile à mesurer”, a déclaré Sam Yee, chercheur principal d’Ezie au Laboratoire de physique appliquée ( App) par Johns Hopkins à Laurel, Maryland.

Cette mission a également la participation de citoyens scientifiques pour améliorer leurs recherches et a distribué des dizaines de kits d’aimtomètres Ezie-Mag aux étudiants aux États-Unis et aux bénévoles dans différentes parties du monde afin de comparer les observations d’Ezie avec celles fabriquées à partir de la Terre. “Les scientifiques d’Ezie collecteront des données dans le champ magnétique d’en haut, et les étudiants collecteront des données dans le champ magnétique à partir du sol”, a déclaré Nelli Mosavi-Hoyer, directeur du projet Ezie dans APL.

Nelli Mosavi-Hoyer

Ezie Project Manager, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory

Les satellites d’Ezie seront lancés à bord d’une fusée Falcon 9 de SpaceX depuis la base de la Vandenberg Space Force en Californie, dans le cadre de la mission de voyage partagée Transport-13 avec SpaceX via l’intégrateur de lancement Maverick Space Systems.

Cette mission sera lancée pendant ce qui est connu comme un solaire, une phase de cycle solaire de 11 ans dans lequel l’activité du soleil est plus intense et plus fréquente. C’est un avantage pour la recherche scientifique d’Ezie.

“Il est préférable de faire ce lancement pendant le maximum solaire”, a déclaré Kepko. “Les courants électriques de Charo répondent directement à l’activité solaire.”

La mission Ezie fonctionnera également avec d’autres missions d’héliophysique de la NASA, y compris le polarimètre pour unifier la couronne et l’Helosphère (punch), qui sera lancée fin février pour étudier la manière dont le matériel dans l’atmosphère extérieure du soleil deviendra le vent solaire.

Selon Yee, la mission de l’Ezie Cubeat permet non seulement aux scientifiques d’aborder des questions urgentes qui n’ont pas pu répondre pendant des décennies, mais démontrent également qu’une recherche scientifique importante peut être réalisée.

“Nous profitons de la nouvelle capacité du cubeat”, a ajouté Kepko. «Il s’agit d’une mission qui n’aurait pas pu élever le vol il y a une décennie. Il élargit les limites de ce qui est possible, tous à bord d’un petit satellite. C’est excitant de penser à ce que nous découvrions. »

La mission Ezie est financée par la division héliophysique, qui fait partie de la gestion des missions scientifiques de la NASA, et est administrée par le bureau du programme Explorers au NASA Goddard Center. Appl, la mission de la NASA. Blue Canyon Technologies à Boulder, Colorado, a construit le cubeat.

Par Vanessa Thomas
Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Maryland

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