Ilustración de SES-14, un satélite de comunicaciones comerciales que llevará el instrumento GOLD de la NASA. Crédito:Laboratorio de imágenes conceptuales de Goddard de la NASA / Chris Meaney
El 25 de enero 2018, La NASA lanza observaciones a escala global de la extremidad y el disco, o ORO, una carga útil alojada a bordo del SES-14, un satélite de comunicaciones comerciales. GOLD investigará la mezcla dinámica del espacio y la atmósfera superior de la Tierra, y es la primera misión científica de la NASA en volar un instrumento como una carga útil alojada comercialmente.
El espacio no está completamente vacío:está repleto de partículas cargadas que se mueven rápidamente y campos eléctricos y magnéticos que guían su movimiento. En el límite entre la atmósfera y el espacio de la Tierra, las partículas cargadas, llamadas ionosfera, coexisten con los tramos superiores de la atmósfera neutra, llamada termosfera. Los dos se mezclan e influyen mutuamente constantemente. Esta interacción, y el papel del clima terrestre, el clima espacial y el propio campo magnético de la Tierra tienen cada uno en él, es el foco de la misión de GOLD.
"La atmósfera superior es mucho más variable de lo que se imaginaba anteriormente, pero no entendemos las interacciones entre todos los factores involucrados, "dijo Richard Eastes, Investigador principal GOLD en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado Boulder. "Ahí es donde entra el ORO:por primera vez, la misión nos da un panorama general de cómo los diferentes conductores se encuentran e influyen entre sí ".
Históricamente difícil de observar, esta región poco entendida responde tanto al clima terrestre en la atmósfera inferior de abajo como al tumulto del clima espacial desde arriba. Y también responde rápidamente, experimentando un cambio dramático en tan solo una hora, Dijo Eastes.
Grandes eventos en la atmósfera baja, como huracanes o tsunamis, crear ondas que puedan viajar hasta esta interfaz al espacio, cambiando los patrones de viento y causando interrupciones. En el lado opuesto, desde arriba de esta región, ráfagas de partículas energizadas y tormentas solares transportan campos eléctricos y magnéticos y tienen el potencial de alterar el entorno espacial de la Tierra. Esta combinación de factores dificulta la predicción de cambios en la ionosfera, y estos cambios pueden tener un gran impacto.
"El espacio no es solo el hogar de astronautas y satélites; afecta nuestra vida diaria, "dijo Sarah Jones, Científico de la misión GOLD en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Los satélites en órbita terrestre baja, incluida la Estación Espacial Internacional, vuelan a través de la ionosfera. Pero las señales de comunicación como ondas de radio y señales que hacen que nuestros sistemas GPS funcionen, también viajar por esta región, y los cambios repentinos pueden distorsionarlos o incluso cortarlos por completo.
GOLD busca comprender qué impulsa el cambio en esta región crítica. Los datos resultantes mejorarán los modelos de predicción de los fenómenos meteorológicos espaciales que pueden afectar la vida en la Tierra. así como satélites y astronautas en el espacio. GOLD es la primera misión que puede proporcionarnos observaciones lo suficientemente rápido como para monitorear los detalles de cambios hora a hora en el clima espacial, no solo en su clima general.
GOLD e ICON se han unido para explorar la interfaz de la Tierra con el espacio, un área poco entendida que está cerca de casa pero históricamente difícil de observar. Descargar como PDF:https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/new_icon_vs_gold_infographic_v7.pdf Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Mary Pat Hrybyk
"Los primeros satélites meteorológicos revolucionaron nuestra comprensión y capacidad de predecir el clima terrestre, "dijo Elsayed Talaat, científico jefe de heliofísica en la sede de la NASA en Washington. "Anticipamos que GOLD nos dará nuevos información similar sobre la dinámica de la atmósfera superior y el entorno espacial de nuestro planeta ".
Aproximadamente del tamaño de una mini nevera, el instrumento GOLD de 80 libras es un espectrógrafo de imágenes, un instrumento que descompone la luz en las longitudes de onda que la componen y mide sus intensidades. Específicamente, mide la luz ultravioleta lejana, creando imágenes ultravioleta de disco completo de la Tierra desde su punto de vista geoestacionario sobre el hemisferio occidental.
"Al igual que una cámara de infrarrojos te permite ver cómo cambian las temperaturas con diferentes colores, GOLD toma imágenes de luz ultravioleta para proporcionar un mapa de la Tierra que revela cómo la temperatura y la composición atmosférica cambian según la ubicación, "Dijo Eastes.
GOLD escanea la totalidad del disco de la Tierra cada media hora. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Estudio de visualización científica
De estas imágenes, Los científicos pueden determinar la temperatura y las cantidades relativas de diferentes partículas, como el oxígeno atómico y el nitrógeno molecular, presentes en la atmósfera neutra. lo cual es útil para determinar cómo estos gases neutrales dan forma a las condiciones ionosféricas. Estos datos proporcionarán los primeros mapas de los cambios de temperatura y composición de la atmósfera superior en todo el continente americano.
GOLD es una misión de oportunidad de la NASA dirigida por la Universidad de Florida Central. El Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado Boulder construyó el instrumento. Una carga útil alojada en un satélite que de otro modo no estaría relacionado, el instrumento GOLD vuela en órbita geoestacionaria en un satélite de comunicaciones comerciales, SES-14, construido por Airbus para el operador de satélites con sede en Luxemburgo, SES.
"Durante años, hemos estudiado la atmósfera superior de la Tierra en detalle desde el suelo y la órbita terrestre baja, ", Dijo Eastes." Al retroceder a geoestacionario, podemos poner las cosas en un contexto global. Puedes ver la mitad de la Tierra desde allí ".
La ionosfera se extiende desde aproximadamente 50 a 360 millas sobre la superficie de la Tierra. Franjas de luz rojas y verdes, conocido como airglow, se ven en este video de la toma de un miembro de la Tierra desde la Estación Espacial Internacional. Crédito:NASA
Este año también se lanzará el Explorador de conexiones ionosféricas, o ICONO, que estudiará la ionosfera y la atmósfera superior neutra. Pero mientras GOLD vuela en órbita geoestacionaria 22, 000 millas sobre el hemisferio occidental, ICON vuela a solo 350 millas sobre la Tierra, donde puede recopilar imágenes en primer plano de esta región. Juntos, estas misiones proporcionan las observaciones de la ionosfera más completas que jamás hayamos tenido, permitiendo una comprensión más profunda de cómo nuestro planeta interactúa con el espacio.
GOLD es la última incorporación a la flota de misiones heliofísicas de la NASA. Las misiones de heliofísica de la NASA estudian un vasto sistema interconectado desde el Sol hasta el espacio que rodea la Tierra y otros planetas. y hasta los límites más lejanos del flujo constante de viento solar del Sol. Las observaciones de GOLD proporcionarán información clave sobre cómo la atmósfera superior de la Tierra está conectada a este sistema dinámico y complejo.