Новый спутник будет измерять бушующие ветры в атмосфере Земли
Национальный центр атмосферных исследований (NCAR) получил от НАСА финансирование в размере 6,5 миллионов долларов на запуск в космос мини-спутника, предназначенного для измерения воющих термосферных ветров, скорость которых может превышать 300 миль в час в самых высоких слоях атмосферы Земли.
Бушующие ветры в термосфере - верхнем слое атмосферы, который истончается в космосе и в котором находятся орбитальные спутники и ослепительные авроры - могут повлиять на радио- и GPS-связь. Но, несмотря на их разрушительный потенциал, термосферные ветры мало наблюдаются.
Новый спутник NCAR "CubeSat", длина которого составляет чуть больше фута по самой длинной стороне, предоставит множество новых данных наблюдений, которые помогут ученым улучшить модели верхней атмосферы и, в конечном итоге, лучше предсказать воздействие на системы связи и спутники. CubeSat, получивший название WindCube, будет готов к запуску примерно через три года.
"Это значительное достижение для NCAR и его Высотной обсерватории (HAO)", - сказал директор NCAR Эверетт Джозеф. "Хотя в прошлом обсерватория поддерживала множество спутниковых миссий, это первый проект, которым руководит наша организация. Я рад, что мы сможем предоставить научному сообществу критически важные данные для фундаментальных исследований, которые в конечном итоге помогут обществу лучше подготовиться к этим нарушениям в верхних слоях атмосферы Земли".
Данные с WindCube помогут улучшить модели верхней атмосферы, которые могут быть сложными для точного представления ветров в реальном мире. WindCube - одна из 4 новых миссий CubeSat, объявленных программой НАСА "Возможности гелиофизических полетов в области исследований и технологий" в сотрудничестве с научным приложением НАСА по космической погоде. NCAR спонсируется Национальным научным фондом.
Термосферные ветры обусловлены интенсивным нагревом Солнца на этой высоте; днем в этом регионе может быть более чем на 350 градусов по Фаренгейту жарче, чем ночью. Однако на ветры также влияют крупномасштабные колебания в нижних слоях атмосферы, такие как планетарные волны и атмосферные приливы, а также солнечный ветер.
Влияние термосферных ветров на радиоволны связано с их воздействием на ионосферу, которая состоит из областей в верхних слоях атмосферы, содержащих электрически заряженные ионы. Эти заряженные области, перекрывающие термосферу, постоянно меняются и развиваются. В зависимости от своих региональных характеристик в любой момент времени ионосфера может отражать, изгибать, поглощать и иным образом изменять радиоволны, иногда способствуя их распространению, а иногда нарушая его.
Нейтральные ветры в термосфере обдувают эти заряженные структуры в ионосфере и могут заставить ионосферу в целом подняться или опуститься, изменяя ее характеристики. Ветры также могут изменять реакцию ионосферы на нарушения геомагнитных бурь, вызванных солнечной активностью.
На протяжении десятилетий ученые измеряли термосферные ветры с помощью интерферометра Фабри-Перо, который может обнаружить слабый доплеровский сдвиг красного света (длина волны 630 нанометров), излучаемого атомарным кислородом в термосфере при его выдувании. Растяжение или пучок световых волн указывает на скорость, с которой движется ветер, несущий кислород. Но провести такие измерения с земли очень сложно, особенно в светлое время суток.
"Сигнал, который мы ищем, очень слабый", - сказал научный сотрудник проекта NCAR Цянь Ву, руководитель совместной группы WindCube. "Днем солнечный свет заслоняет сигналы, которые мы хотим наблюдать, делая это практически невозможным"
WindCube, который должен выйти на орбиту вокруг полюсов Земли, станет первым случаем, когда интерферометр для измерения ветра будет установлен на небольшом спутнике CubeSat. Это достижение стало возможным благодаря тому, что платформа CubeSat стала более стабильной, а ученые получили возможность создавать более компактные приборы.
