CAPSTONE-CubeSat laukaistiin koti Kuuta

Mikroaaltouunin kokoinen, vain 25 kiloa painava CubeSat^[1] toimii ensimmäisenä avaruusaluksena, joka testaa ainutlaatuista, elliptistä Kuun kiertorataa osana Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment (CAPSTONE) -tutkimusta. NASAn Artemis -ohjelmaan kuuluvan Kuuta kiertävän Gatewayn polunetsijänä CAPSTONE auttaa vähentämään tulevien avaruusalusten riskiä validoimalla innovatiivisia navigointitekniikoita ja varmistamalla tämän halon muotoisen kiertoradan dynamiikan.

Rata, joka tunnetaan muodollisesti englanninkielisellä termillä Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO) (lähes suoraviivainen halo-rata), on huomattavan soikea. Sen sijainti tarkassa tasapainopisteessä Maan ja Kuun gravitaatiokentässä tarjoaa vakautta pitkäaikaisiin tehtäviin, kuten Gateway, ja sen ylläpito vaatii vain vähän energiaa. 

Kuun kiertoradan erilaiset radat, joita on käytetty (oikealla) avaruustutkimuksessa. NRHO-rata tulee olemaan käytössä ensimmäisen kerran CAPSTONE-satelliitin myötä. Kuva NASA.

CAPSTONE:n rata kulkee Kuun napojen kautta ollen noin 1 652 km etäisyydellä pohjoisnavasta ja 71 862 km etelänavasta. Satelliitin kiertoaika on noin 7 vrk, ja rata yhdistää läheisen ja retrogradisen^[2] kaukaisen (kuva) kiertoradan energiatehokkuuden. Läheiselle radalle Kuusta päätään vähäisemmällä polttoaineen kulutuksella mutta sitä kuluu radan ylläpitoon. Kaukainen ympyrärata on puolestaan energiatehokas toiminta-aikana mutta sinne päästäkseen avaruusalusten pitää käyttää runsaasti polttoainetta.

Neljän kuukauden matkan jälkeen CAPSTONE asettuu radalleen kiertää Kuun ympäri vähintään kuusi kuukautta varmistaakseen kiertoradan ominaisuudet. Tarkemmin sanottuna se todentaa teho- ja propulsiovaatimukset kiertoradan ylläpitämiseksi NASAn mallien ennusteiden mukaisesti, mikä vähentää logistisia epävarmuustekijöitä. Se osoittaa myös innovatiivisten avaruusalusten ja avaruusalusten välisten navigointiratkaisujen luotettavuuden sekä viestintäkyvyn Maan kanssa. NRHO tarjoaa esteettömän näkymän Maahan Kuun etelänavan kattavuuden lisäksi.

Näiden uusien navigointiominaisuuksien testaamiseksi CAPSTONElla on toinen erillinen hyötykuormalentotietokone ja -radio, joka suorittaa laskelmia määrittääkseen, missä CubeSat on kiertoradalla. Vuodesta 2009 Kuuta kiertänyt NASAn Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) toimii vertailupisteenä CAPSTONElle. Tarkoituksena on, että CAPSTONE kommunikoi suoraan LRO:n kanssa ja hyödyntää tästä ristilinkistä saatua dataa mitatakseen kuinka kaukana se on LRO:sta ja kuinka nopeasti näiden kahden välinen etäisyys muuttuu, mikä puolestaan ​​määrittää CAPSTONEen sijainnin avaruudessa.

Näitä peer-to-peer-tietoja käytetään CAPSTONE:n autonomisen navigointiohjelmiston arvioimiseen. Jos onnistuu, tämä ohjelmisto, jota kutsutaan Cislunar Autonomous Positioning Systemiksi (CAPS), antaa tuleville avaruusaluksille mahdollisuuden määrittää sijaintinsa ilman, että niiden tarvitsee luottaa yksinomaan Maasta tapahtuvaan seurantaan. Tämä ominaisuus voisi mahdollistaa sen, että tulevat teknologian esittelyt voivat suorittaa itsenäisesti ilman tukea Maasta ja antaa maanpinnalla sijaitseville antenneille mahdollisuuden priorisoida arvokasta tiedetietoa rutiinisempaan toiminnan seurantaan nähden.

CUBESATia valmistellaan lentoa varten. Kuva NASA.

CAPSTONE laukaistiin 28.6.2022 Rocket Labin Electron-raketilla yhtiön Launch Complex 1:stä Uudesta-Seelannista. Erittäin kunnianhimoisella aikataululla CAPSTONE esittelee keskeisiä kaupallisia kykyjä. NASAn kumppanit testaavat huippuluokan työkaluja tehtäväsuunnitteluun ja operaatioihin, mikä tasoittaa tietä ja laajentaa mahdollisuuksia pienille ja edullisemmille avaruus- ja tutkimustehtäville Kuuhun, Marsiin ja muihin kohteisiin kaikkialla aurinkokunnassa.

Tehtävän tavoitteet:

• Tarkista cis-kuun lähellä suoraviivaisen halo-kiertoradan ominaisuudet tulevia avaruusaluksia varten
• Näytä tälle ainutlaatuiselle kiertoradalle saapuminen ja sen ylläpitäminen, joka tarjoaa erittäin tehokkaan polun Kuun pinnalle ja takaisin
• Esittele avaruusaluksista avaruusaluksiin navigointipalveluja, joiden avulla tulevat avaruusalukset voivat määrittää sijaintinsa suhteessa Kuuhun ilman, että se luottaisi yksinomaan maasta tapahtuvaan seurantaan
• Luo pohja tulevaisuuden Kuun operaatioiden kaupalliselle tuelle
• Hanki kokemusta pienistä CubeSat-laukaisuista Maan kiertoradan ulkopuolelle, Kuuhun ja sen ulkopuolelle.

 

Huomautukset

[1] CubeSat on Kalifornian polyteknisen instituutin kehittämä järjestelmä, jossa yhden yksikön muodostaa 100 × 100 × 100 mm kokoinen moduuli. Moduuleja voidaan yhdistää suuremmiksi kokonaisuuksiksi kuten 1,5U, 2U, 3U, 6U ja 12U. Kirjain U tarkoittaa siis yksikkömoduulia ja numero niiden määrää. Rakentamalla pienikokoiset satelliitit tarkan moduulijaon mukaisesti, voidaan käyttää standardeja laukaisupaletteja niiden kiertoradalle toimittamiseen. Usein kantorakettiin voidaan sijoittaa useita laukaisupaletteja ja näin toimittaa avaruuteen useita, jopa kymmeniä pieniä satelliitteja ja vieläpä ”lähes ilmaiseksi” massiivisten hyötykuormien mukana.

[2] Retrogradinen tarkoitta tässä tapauksessa rataa, jonka kiertosuunta on vastakkainen Kuun ja Maan pyörimissuunnalle. Tällaista rataa on käytetty esimerkiksi Apollo-lennoilla ja sitä tullaan käyttämään tulevilla Artemis-tehtävään liittyvillä lennoilla.

Gaian luettelo 3 julkaistiin

ESAn Gaia-observatorio on vuodesta 2013 lähtien kartoittanut galaksiamme Lagrange-pisteestä 2 ja luonut Linnunradan tarkimman ja täydellisimmän moniulotteisen kartan. Tähän mennessä on julkaistu kaksi täyttä dataluetteloa, ensimmäinen vuonna 2016 ja toinen vuonna 2018. Nämä julkaisut sisälsivät muun muassa tähtien paikkoja, etäisyyksiä, liikkeitä taivaalla ja väritietoja. Nyt (13.6.2022) julkaistu on ​​kolmas ja täydellinen luettelo. Tämä luettelo sisältää entistä enemmän ja tarkennettua tietoa lähes 2 miljardista tähdestä, Aurinkokunnan kappaleista ja galaksin ulkopuolisista kohteista. Se sisältää myös säteittäiset nopeudet 33 miljoonalle tähdelle, mikä on viisinkertainen lisäys datajulkaisuun 2.

1. Säteittäinen nopeus 

ESAn Gaia-tietojulkaisu 3 näyttää meille nopeuden, jolla yli 30 miljoonaa Linnunradan kohdetta (suurimmaksi osaksi tähtiä) liikkuu meitä kohti tai pois meistä. Tätä kutsutaan "säteittäisnopeudeksi". 

Näköviivaa pitkin projisoituvan kiekon pyöriminen näkyy kirkkaiden (liikkuvat meistä poispäin) ja tummien alueiden (liikkuvat meitä kohti) vuorottelusta. Useat kohteet, joiden säteittäinen nopeus poikkeaa lähiympäristöstään, näkyvät kontrastina. 

Suuret ja pienet Magellanin pilvet (LMC ja SMC) näkyvät kirkkaina täplinä kuvan oikeassa alakulmassa. Jousimies-kääpiögalaksi näkyy himmeänä näennäispystysuuntaisena juovana Galaktisen keskuksen alapuolella. Useat pallomaiset klusterit näkyvät kuvassa pieninä pisteinä, kuten 47 Tucanae, tumma piste SMC:n välittömässä vasemmalla puolella.

2. Säteittäinen nopeus ja oikea liike

Tämä taivaskartta näyttää Linnunradan nopeuskentän noin 26 miljoonalle tähdelle. Värit osoittavat tähtien säteittäiset nopeudet tähtäysviivalla. Sininen näyttää ne taivaan osat, joissa tähtien keskimääräinen liike on meitä kohti ja punaiset alueet, joissa keskimääräinen liike on meistä poispäin. Kuvassa näkyvät viivat jäljittelevät taivaalle projisoitujen tähtien liikettä (oikea liike). Nämä viivat osoittavat, kuinka tähtien nopeuden suunta vaihtelee galaktisten leveys- ja pituusasteiden mukaan. Suuret ja pienet Magellanin pilvet (LMC ja SMC) eivät ole näkyvissä, koska tämän kuvan tekemiseen valittiin vain tähdet, joiden etäisyydet ovat hyvin määritellyt. 

3. Tähtienvälinen pöly

Gaia ei vain kartoita galaksimme tähtiä, vaan kertoo meille, mitä tähtien välissä on. Tähtien välinen tila ei ole tyhjä, vaan täynnä pöly- ja kaasupilviä, joista tähdet syntyvät. 

Tähtien sijainnin ja niiden hajallaan olevan valon tarkkojen mittausten avulla Gaia antaa meille mahdollisuuden kartoittaa tähtienvalon absorptiota tähtienväliseen väliaineeseen. Nämä kartat tarjoavat meille tärkeitä vihjeitä tähtien, galaksien muodostumisen fyysisistä mekanismeista ja kotigalaksimme historiasta.

Tämä kartta näyttää Linnunradan täyttävän tähtienvälisen pölyn. Galaktisen tason keskellä mustina olevat tummat alueet ovat alueita, joissa paljon tähtienvälistä pölyä haalistuu keltaiseksi pölyn määrän vähetessä. Galaktisen tason ylä- ja alapuolella olevat tummansiniset alueet ovat alueita, joissa pölyä on vähän.

4. Kemiallinen kartta

Mistä tähdet on tehty, voivat kertoa heidän syntymäpaikastaan ​​ja matkastaan ​​sen jälkeen ja siten myös Linnunradan historiasta. Tämän päivän tietojulkaisun myötä Gaia tuo meille galaksin kemiallisen kartan. 

Gaian avulla näemme, että jotkut galaksimme tähdet koostuvat vain kevyistä alkuaineesta, kun taas toiset, kuten Aurinkomme, on ainetta, jota aikaisemmat tähtien sukupolvet ovat rikastaneet. Tähdet, jotka ovat lähempänä galaksimme keskustaa ja tasoa, ovat metallirikkaampia kuin suuremmilla etäisyyksillä olevat tähdet. 

Tämä koko taivas -näkymä näyttää näytteen Linnunradan tähdistä Gaian julkaisussa 3. Väri osoittaa tähtien metallisuuden. Punaisemmissa tähdissä on enemmän metalleja.

 

Mitä uutta datajulkaisussa 3 on?

Gaian julkaisu 3 sisältää uusia ja parannettuja yksityiskohtia lähes kahdesta miljardista galaksissamme olevasta tähdestä. Luettelo sisältää uutta tietoa, mukaan lukien kemialliset koostumukset, tähtien lämpötilat, värit, massat, iät ja nopeus, jolla tähdet liikkuvat meitä kohti tai pois meistä (radiaalinen nopeus). Suurin osa tästä tiedosta paljastui äskettäin julkaistuista spektroskopiatiedoista. Tiedot sisältävät myös erityisiä kohteita, kuten muuttuvat tähdet.

Uutta tässä tietojoukossa on myös tähän mennessä laajin kaksoistähtien luettelo, tuhansia Aurinkokunnan kohteita, kuten asteroideja ja planeettojen kuita, sekä miljoonia galakseja ja kvasaareita Linnunradan ulkopuolella. 

Tähtijäristykset

Yksi yllättävimmistä uusista tiedoista tulleista löydöistä on, että Gaia pystyi havaitsemaan tähtijäristyksiä – pieniä liikkeitä tähden pinnalla – jotka muuttavat tähtien muotoja, mitä varten observatoriota ei alun perin rakennettu.

Aiemmin Gaia löysi jo säteittäisiä värähtelyjä, jotka saavat tähdet turpoamaan ja kutistumaan ajoittain säilyttäen samalla pallomaisen muotonsa. Mutta Gaia on nyt havainnut myös muita värähtelyjä, jotka ovat kuin laajamittaisia ​​tsunameita. Nämä ei-säteittäiset värähtelyt muuttavat tähden globaalia muotoa ja ovat siksi vaikeampia havaita.

Gaia löysi voimakkaita ei-radiaalisia tähtijäristyksiä tuhansista tähdistä. Kerätyista tiedoista paljastui myös sellaisia ​​värähtelyjä tähdissä, joita on harvoin aikaisemmin nähty. Nykyisen teorian mukaan näissä tähdissä ei pitäisi olla järistyksiä, mutta Gaia havaitsi niitä.

"Tähtijäristykset opettavat meille paljon tähdistä, erityisesti niiden sisäisestä toiminnasta. Gaia avaa kultakaivoksen massiivisten tähtien "asteroseismologialle", sanoo Conny Aerts Belgian KU Leuvenista, joka on Gaia-yhteistyön jäsen.

Tähtien DNA

Mistä tähdet on tehty, voivat kertoa heidän syntymäpaikastaan ​​ja matkastaan ​​sen jälkeen ja siten myös Linnunradan historiasta. Tämän päivän luettelojulkaisun myötä Gaia paljastaa galaksin suurimman kemiallisen kartan yhdistettynä 3D-liikkeisiin Aurinkokunnan naapurustosta pienempiin Linnunrataa ympäröiviin galakseihin asti.

Jotkut tähdet sisältävät enemmän metalleja kuin toiset. Alkuräjähdyksen aikana muodostui vain kevyitä alkuaineita (vetyä ja heliumia). Kaikkia muita alkuaineita tähtitieteilijät kutsuvat. Kun (isot) tähdet muuttuvat supernoviksi, ne vapauttavat näitä metalleja tähtien väliseen kaasuun ja pölyyn, jota kutsutaan tähtienväliseksi väliaineeksi, ja josta muodostuu uusia tähtiä. Aktiivinen tähtien muodostuminen ja supernovat johtavat metallirikkaampaan ympäristöön. Siksi tähden kemiallinen koostumus on tähtien DNA:ta, mikä antaa meille tärkeitä tietoja sen alkuperästä. 

Tähdet, jotka sijaitsevat lähempänä galaksimme keskustaa ja tasoa, ovat metallirikkaampia kuin suuremmilla etäisyyksillä olevat tähdet. Gaian tiedoista tunnistettiin myös tähdet, jotka alun perin tulivat eri galakseista kuin omamme, niiden kemiallisen koostumuksen perusteella.

"Galaksimme on kaunis tähtien sulatusuuni", sanoo Alejandra Recio-Blanco Observatoire de la Côte d'Azurista Ranskasta, joka on jäsen Gaia-yhteistyöhön. 

”Tämä monimuotoisuus on erittäin tärkeä, koska se kertoo meille tarinan galaksimme muodostumisesta. Se paljastaa migraatioprosessit galaksissamme ja kertymistä ulkoisista galakseista. Se osoittaa myös selvästi, että Aurinkomme ja me kaikki kuulumme jatkuvasti muuttuvaan järjestelmään, joka on muodostunut eri alkuperää olevien tähtien ja kaasujen kokoonpanon ansiosta.”

Kaksoistähdet, asteroidit, kvasaarit ja paljon muuta

Muut tänään julkaistut paperit heijastavat Gaian löytöpotentiaalin laajuutta ja syvyyttä. Uusi kaksoistähtiluettelo esittelee yli 800 tuhannen binäärijärjestelmän massan ja evoluution, kun taas uusi asteroiditutkimus, joka käsittää 156 tuhatta kivikappaletta, kaivautuu syvemmälle Aurinkokuntamme alkuperää. Gaian luettelo paljastaa myös tietoa 10 miljoonasta muuttuvasta tähdestä, salaperäisistä makromolekyyleistä tähtien välillä sekä kvasaareista ja galakseista oman kosmisen naapurustomme ulkopuolella.

"Toisin kuin muut tehtävät, jotka kohdistuvat tiettyihin objekteihin, Gaia on tutkimustehtävä. Tämä tarkoittaa, että tutkiessaan koko taivasta miljardeilla tähdillä useita kertoja Gaia tekee väistämättä löytöjä, jotka muut omistautuneemmat tehtävät jättäisivät huomaamatta. Tämä on yksi sen vahvuuksista, emmekä malta odottaa, että tähtitieteellinen yhteisö sukeltaa uusiin tietoihimme saadakseen tietää galaksistamme ja sen ympäristöstä vielä enemmän kuin olisimme voineet kuvitella", sanoo Timo Prusti, Gaian projektitutkija ESA:ssa.

Webb sai pienen osuman

NASA kertoi James Webb teleskoopin saaneen pienen osuman (23. – 25.5.) pääpeilin segmenttiin C3. Osuma oli ennakoitu ja tämän lisäksi neljä muuta osumaa on tähän mennessä havaittu. Tällä kertaa törmänneen kiven energia oli kuitenkin jonkin verran suurempi kuin ennakolta laskettiin.

Webb samoin kuin kaikki muutkin avaruuteen sijoitetut laitteet ottavat osumia mikrometeoroideista. Erityisesti Maan kiertoradalla olevat satelliitit, muiden muassa Hubble avaruusteleskooppi, saavat osumia hyvinkin runsaasti avaruusromun paljon suuremmista kappaleista. Näiden vaikutus laitteistojen toimintoihin täytyy ottaa huomioon laitteita suunniteltaessa ja näin myös on tehty Webbin kohdalla.

Webbiin on rakennettu riittävää sietokykyä kaikenlaisiin tilanteisiin. Esimerkiksi pääpeilin osalta sen säätölaitteet pystyvät korjaamaan osumien aiheuttamia vääriä peilisegmenttien asentoja. Mikrometeorit eivät ole ainoita avaruuslaitteiden kuntoa huonontavia tekijöitä. Muita ovat Auringon uv-säteily, lämpösäteily ja lämpölaajenemisen aiheuttama mekaaninen muodonmuutos ja -väsyminen. 

Kosminen hiukkassäteily (josta osa tulee myös Auringosta) on myös rakenteita haurastuttava tekijä. Kaikki tämä vaikuttaa siihen, että avaruuslaitteiden toiminta-aika on käytännössä rajautunut enimmillään pariin vuosikymmeneen. Hubble on jossain määrin poikkeus, koska se on kiertänyt maapallo matalalla kiertoradalla (450 – 600 km) korkeudella ja sitä on huollettu. Viimeisin ja viimeiseksi jäänyt huoltolento tehtiin vuonna 2009. Näillä toimenpiteillä Hubblen kolme vuosikymmentä jatkunut toimintakausi on ennätyksellisen pitkä muutamaa Voyager 1 ja 2 (laukaisut 1977) ja Pioneer 10 ja 11 (1972— /1973–1995) -luotaimia lukuun ottamatta.

Lagrangen pisteet, joita kaikkiaan on viisi, muodostuvat Auringon ja Maan gravitaation ja keskipakovoiman vaikutuksesta. Vastaavia pisteitä on kaikkien planeettojen ja jopa niiden kuiden kiertoradoilla. Yhteistä niille kaikille on se, että näihin pisteisiin on kertynyt Aurinkokunnan pienkappaleiden lisäksi mikrometeoroideja. Kuinka paljon niitä on, on toistaiseksi vain arvailujen varassa. Niiden kokonaismassa on hyvin pieni, mutta ne voivat muodostaa paikallisen ongelman juuri luotaimille, joita näihin pisteisiin voidaan sijoittaa. Nämä paikata ovat edullisia sen vuoksi, että niin luonnolliset kappaleet kuin tutkimuslaitteistot pysyttelevät niissä ilman ohjausta tai nopeuden säätöä. Webbin rataa joudutaan hieman tarkentamaan muutaman kuukauden välein mutta tehtävät ratamuutokset ovat hyvin pieniä.

NASA on ilmoittanut ensimmäisen täysvärisen spektroskooppisten kuvien vastaanottamisesta 12.7.2022. Luultavasti kuvat julkaistaan heti niiden vastaanoton jälkeen.

Magneettiset pyörteet aiheuttavat revontulihelmet

Marraskuussa 2018 13 avaruusalusten joukko, mukaan lukien ESAn Cluster -satelliitit, oli oikeassa paikassa oikeaan aikaan havaitakseen prosessin, jota ei ole koskaan ennen nähty kokonaisuudessaan. Niiden havainnot selittävät, kuinka pyörteet Maan magnetosfäärin reunalla voivat saada aikaan näkyviä revontulihelmiä taivaalla satatuhatta kilometriä alapuolella.

Tämä yhteys Maan "päivän puolelle" (tai Aurinkoon päin olevalle puolelle) ilmestyvien revontulien ja pyörteiden välillä vahvistaa teorian siitä, kuinka nämä ainutlaatuiset revontulet – jotka tunnetaan helminä, koska ne näyttävät taivaan poikki ripustetuilta helminauhalta – muodostuvat. Kun jotkut avaruusalukset havaitsivat itse pyörteitä, toiset näkivät, että varautuneiden hiukkasten virta käytti pyörteitä pääsypisteinä tunneliin kohti maan pintaa, mikä sai taivaan hehkumaan.

Taiteilijan näkemys siitä, miten Cluster- ja XMM-Newton satelliitit tarkkailevat Maan magnetosfääriä. Kuva ESA.

Magnetosfääri suojaa maapalloa Auringon lähettämiltä hiukkasilta, joka hiukkasvirta tunnetaan aurinkotuulena. Magnetosfääri on kuin jättimäinen kupla, joka estää tai vaikeuttaa energisten aurinkotuulen hiukkasten pääsyn alailmakehään. Osa hiukkasista kuitenkin pääsee lähelle, yläilmakehään ja silloin voimme nähdä revontulia, jotka syntyvät varattujen hiukkasten (elektronien) törmätessä ilmakehän kaasumolekyyleihin ja atomeihin. Näin tapahtui myös marraskuun 6 päivänä 2018, jolloin kaikkiaan 12 tutkimussatelliittia oli magnetopausin läheisyydessä.

Magnetosfäärin lähellä sijaitsevien 12 satelliitin joukossa olivat neljä ESAn Cluster-tehtävää , samoin kuin NASAn neljä Magnetospheric Multiscale ( MMS ) -satelliittia ja kolme Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms ( THEMIS ) -satelliittia sekä JAXAn Geotail . Lisäksi Yhdysvaltain puolustusmeteorologisen satelliittiohjelman ( DMSP ) satelliitti havaitsi revontulien helmiä läheltä Maan pintaa.

"Tämä löytö osoittaa, että Cluster-avaruusalukset ovat osa "magnetosfääristä orkesteria" tehtävissä, jotka yhdessä mahdollistavat ylimääräistä tiedettä, jota ei ole mahdollista saavuttaa jokaisella tehtävällä erikseen", selittää Philippe Escoubet, ESAn Cluster-projektin tutkija.

Pyörteet muodostuvat, kun aurinkotuuli puhaltaa magnetopausin ohi. Aivan kuten tuuli Maan päällä voi nostaa valtameriä ja pilviä, aurinkotuuli voi rullata magnetopausin jättimäisiksi aalloiksi, jotka koostuvat pyörremäisistä pyörteistä.

Kun pyörre on sopivan kokoinen, aurinkotuulen elektronit pyörivät sen keskustan ympärillä, ennen kuin ne tulevat magnetosfääriin, kulkevat kohti Maan yläilmakehää ja saavuttavat sen. Siellä elektronit törmäävät vedyn, hapen ja typen kanssa, jolloin ne hehkuvat ja muodostavat taivaalla revontulihelmiä. Nämä pyöreät helmet – yksi jokaisesta pyörteestä – ilmestyvät ryhmissä, jotka seuraavat toisiaan taivaalla. Tämä on toisin kuin "normaalit" revontulet, jotka ovat litteämpiä, pitkänomaisia ja huonommin organisoituneita.

Kun aurinkotuuli puhaltaa magnetopausin ohi, voi muodostua pyörteitä, jotka lähettävät elektronivirran kohti Maata. Kuva ESA.

"On hienoa käyttää usean satelliitin tehtäviä muodostamaan yhteyksiä magnetosfäärin reunalla olevan dynamiikan ja kaukana alla olevan ionosfäärin välillä", sanoo Steven Petrinec, tutkimuksen johtava kirjoittaja. Tutkimus julkaistiin hiljattain Frontiers in Astronomy and Space Science -tiedejulkaisussa. "Magnetosfäärin havaintojen ja näytteenottopaikkojen niukkuuden vuoksi on tärkeää hyödyntää useiden tehtävien havaintoja täysimääräisesti aina kun mahdollista, jotta voidaan ymmärtää suuren ja monimutkaisen järjestelmän eri prosessien välisiä yhteyksiä."

Sen jälkeen, kun Cluster lanseerattiin 16. heinäkuuta 2000, se on paljastanut joukon mielenkiintoisia yksityiskohtia magnetosfääristä ja sen vuorovaikutuksesta aurinkotuulen kanssa . Suorittamalla tähän mennessä yksityiskohtaisimman tutkimuksen Auringon ja Maan vuorovaikutuksesta, Cluster auttaa meitä valmistautumaan äkillisten aurinkoenergiapurkausten vaikutuksiin täällä maan päällä.

Philippe jatkaa: ”Cluster on toiminut nyt lähes 22 vuotta. Alussa se oli yksi ainoista magnetosfääriä tarkkailevista tehtävistä, joten vertailimme pääasiassa neljää avaruusalusta keskenään. Mutta nykyään voimme verrata heidän tietojaan muiden tehtävien, kuten MMS- ja THEMIS-satelliittien, tietoihin.”

Taiteilijan näkemys neljästä Cluster-satelliitista. Kuva ESA.

Tämä tutkimus osoittaa useiden erilaisten avaruusalusten tärkeyden, jokaisella on omat tieteelliset instrumenttinsa, jotka seuraavat samoja tapahtumia eri näkökulmista.

Simon Wing, tutkimuksen toinen kirjoittaja, huomauttaa: "Tämä tutkimus korostaa myös näiden useiden avaruusalusten havaintojen yhdistämisen tärkeyttä teoriaan. Tässä tapauksessa teoria pystyy ennustamaan DMSP-satelliittien yläilmakehässä havaitsemien revontulien mittaa käyttämällä magnetopausin monipistehavaintoja.”

Steven, joka työskentelee NASAn MMS-tehtävässä, lisää: "Philippe ja minä varmistamme, että saamme Clusterin ja MMS:n työskentelemään mahdollisimman tiiviisti yhdessä. Esimerkiksi Philippe lähettää minulle aina tietoa siitä, milloin nämä kaksi ovat fyysisesti lähellä, jotta voimme varmistaa, että kaikki avaruusalukset toimivat optimaalisesti yhdessä, kun ne tarkkailevat samaa magnetosfäärin aluetta.”