La implementación de E-TBEx se prueba en el Laboratorio de Exploración de Michigan. Construir y probar los E-TBEx CubeSats fue particularmente complejo debido a las múltiples antenas y paneles solares que se despliegan después del lanzamiento. Crédito:Universidad de Michigan / Laboratorio de exploración de Michigan
Los CubeSats gemelos E-TBEx de la NASA, abreviatura de Enhanced Tandem Beacon Experiment, están programados para ser lanzados en junio de 2019 a bordo del lanzamiento del Space Test Program-2 del Departamento de Defensa. El lanzamiento incluye un total de 24 satélites de instituciones gubernamentales y de investigación. Se lanzarán a bordo de un SpaceX Falcon Heavy desde el histórico Launch Complex 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
Los E-TBEx CubeSats se centran en cómo las señales de radio que pasan a través de la atmósfera superior de la Tierra pueden ser distorsionadas por burbujas estructuradas en esta región, llamada ionosfera. Especialmente problemático en el ecuador, estas distorsiones pueden interferir con las comunicaciones militares y aéreas, así como con las señales de GPS. Cuanto más aprendamos sobre cómo evolucionan estas burbujas, cuanto más podamos mitigar esos problemas, pero ahora mismo, los científicos no pueden predecir cuándo se formarán estas burbujas o cómo cambiarán con el tiempo.
"Estas burbujas son difíciles de estudiar desde el suelo, "dijo Rick Doe, gerente del programa de carga útil para la misión E-TBEx en SRI International en Menlo Park, California. "Si ves que las burbujas comienzan a formarse, luego se mueven. Estamos estudiando la evolución de estas características antes de que comiencen a distorsionar las ondas de radio que atraviesan la ionosfera para comprender mejor la física subyacente ".
La ionosfera es la parte de la atmósfera superior de la Tierra donde las partículas se ionizan, lo que significa que se separan en un mar de partículas positivas y negativas. llamado plasma. El plasma de la ionosfera se mezcla con gases neutros, como el aire que respiramos, de modo que la atmósfera superior de la Tierra, y las burbujas que se forman allí, responden a una complicada combinación de factores.
Debido a que sus partículas tienen carga eléctrica, el plasma en esta región responde a campos eléctricos y magnéticos. Esto hace que la ionosfera responda al clima espacial:condiciones en el espacio, incluidos los campos eléctricos y magnéticos cambiantes, a menudo influenciado por la actividad del sol. Los científicos también piensan que las ondas de presión lanzadas por grandes sistemas de tormentas pueden propagarse hacia la atmósfera superior, creando vientos que dan forma a cómo se mueven y cambian las burbujas. Esto significa que la ionosfera, y las burbujas, están formadas por el clima terrestre y el clima espacial por igual.
Los E-TBEx CubeSats envían señales de radiobaliza en tres frecuencias, cercanas a las utilizadas por las comunicaciones y los satélites GPS, a las estaciones receptoras en tierra. momento en el que los científicos pueden detectar cambios mínimos en la fase o amplitud de las señales. Esas interrupciones pueden luego mapearse de nuevo a la región de la ionosfera a través de la cual pasaron, dar a los científicos información sobre cómo se forman y evolucionan estas burbujas.
Esta visualización muestra la densidad relativa de ciertas partículas en la ionosfera de la Tierra. Los E-TBEx CubeSats explorarán cómo las señales de los satélites a la Tierra pueden interrumpirse a medida que pasan por esta región. Crédito:NASA
"Todas las señales se crean al mismo tiempo, con la misma fase, para que pueda saber cómo se distorsionan al pasar a través de las burbujas, "dijo Doe." Entonces, mirando las distorsiones, puede respaldar información sobre la cantidad de rugosidad y densidad de las burbujas ".
Los datos producidos por los CubeSats gemelos se complementan con balizas similares a bordo de los seis satélites COSMIC-2 de NOAA. Como los E-TBEx CubeSats, las balizas COSMIC-2 envían señales en tres frecuencias, ligeramente diferentes a las utilizadas por E-TBEx, a las estaciones receptoras en tierra. La combinación de mediciones de los ocho satélites brindará a los científicos la oportunidad de estudiar algunas de estas burbujas desde múltiples ángulos al mismo tiempo.
La baliza de E-TBEx fue construida por un equipo de SRI International, que también diseñó y fabricó las balizas en COMSIC-2. Los E-TBEx CubeSats fueron desarrollados con Michigan Exploration Lab en la Universidad de Michigan en Ann Arbor. El diseño, fabricación, la integración y las pruebas se llevaron a cabo principalmente por equipos de estudiantes de pregrado y posgrado.
"La construcción y prueba de E-TBEx fue bastante compleja debido a la cantidad de piezas desplegables, "dijo James Cutler, un profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad de Michigan que dirigió los equipos de estudiantes que trabajaron en E-TBEx. "La carga útil es esencialmente una estación de radio voladora, por lo que tenemos cinco antenas para implementar, cuatro con dos segmentos cada una, y además, cuatro paneles solares ".
Lo que los científicos aprendan de E-TBEx podría ayudar a desarrollar estrategias para evitar la distorsión de la señal, por ejemplo, permitir que las aerolíneas elijan una frecuencia menos susceptible a interrupciones, o permitir que los militares retrasen una operación clave hasta que haya pasado una burbuja ionosférica potencialmente disruptiva.
STP-2 es administrado por el Centro de Sistemas de Misiles y Espacio de la Fuerza Aérea de EE. UU. La misión del Departamento de Defensa demostrará las capacidades del cohete Falcon Heavy mientras entrega satélites a múltiples órbitas alrededor de la Tierra en el transcurso de unas seis horas. Estos satélites incluyen tres proyectos adicionales de la NASA para mejorar el diseño y el rendimiento de las naves espaciales en el futuro.
