Лаборатория космической динамики создает камеры для изучения границ космоса

Научная технология

15 мая 2023 г.

На этом снимке, сделанном 20 марта 2023 года, инженеры SDL осматривают две готовые ультрафиолетовые камеры Carruthers перед тем, как они пройдут экологические испытания на объектах SDL в инновационном кампусе УрГУ. Экологические испытания камер подтвердят, что они выдержат экстремальную турбулентность во время запуска и космические температуры. (Фото: SDL/Эллисон Биллс)

СЕВЕРНЫЙ ЛОГАН, Юта — Лаборатория космической динамики Университета штата Юта строит две ключевые системы полетных камер для космического корабля НАСА, который будет исследовать слой атмосферы, где Земля встречается с космосом. Две камеры в дальнем ультрафиолете, или FUV, будут служить основными научными инструментами обсерватории Каррутерс Геокорона.

Обсерватория Каррутерс Геокорона будет исследовать экзосферу — самый внешний слой земной атмосферы — из точки Лагранжа 1, обычно называемой L1. L1, примерно в 1,5 миллионах километров от Земли, представляет собой точку в космосе, где гравитационное притяжение Земли и Солнца равно и противоположно. Это означает, что обсерватория Каррутерс Геокорона будет оставаться в стабильной орбитальной позиции, пока выполняет свою научную миссию.

Обсерваторией Каррутерс Геокорона руководит главный исследователь Лара Уолдроп из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн, а управление ей осуществляет отдел гелиофизики НАСА.

«В 2021 году НАСА поручило SDL разработать и протестировать две камеры FUV для миссии Каррутерс, чтобы улучшить наше понимание экзосферы», — сказал Беннетт Келлер, менеджер программы SDL Carruthers. «Этот слой земной атмосферы изучен недостаточно, и камеры, созданные SDL, будут играть решающую роль в сборе данных для определения его размера, формы, плотности и того, как он взаимодействует с Землей и космосом».

SDL также строит для этой миссии два колеса фильтров, по одному для каждой камеры. Колеса фильтров позволяют камерам исследовать различные частотные диапазоны FUV-света, каждый из которых может выявить нюансы поведения атмосферы.

Экзосфера простирается от высоты около 500 километров над поверхностью Земли до края космоса, который находится на высоте около 10 000 километров над поверхностью Земли. Экзосфера состоит в основном из водорода и гелия, а также следов других элементов, таких как кислород и азот. Это также регион, где многие космические корабли вращаются вокруг Земли, и он играет решающую роль в защите планеты от солнечного ветра и другого вредного излучения из космоса.

Воздух в экзосфере чрезвычайно разрежен, а молекулы газа расположены на большом расстоянии друг от друга. На этой высоте гравитация Земли очень слаба, и молекулы больше не удерживаются ею на месте. Кроме того, элементы экзосферы разрушаются под действием солнечного света. Из-за этих условий атомы могут уйти в космос, и экзосфера постепенно сливается с холодным космическим вакуумом. Камеры, которые SDL строит для миссии Каррутерс, будут сосредоточены на наблюдении за этим естественным процессом выхода из атмосферы.

Утечка атмосферы сыграла значительную роль в истощении атмосферы Марса и потере воды с его поверхности. Кроме того, утечка атмосферы имеет последствия за пределами нашей Солнечной системы и влияет на обитаемость экзопланет. Изучая атмосферу Земли, ученые могут расширить свои знания об атмосферах во Вселенной.

Обсерватория Каррутерс Геокорона была названа в честь Джорджа Каррутерса, физика и изобретателя НАСА, который разработал первую лунную ультрафиолетовую камеру, использованную во время миссии Аполлон-16 в 1972 году. Основываясь на его ранних работах, ученые используют FUV-камеры для наблюдения за выбросами молекул и ионов. в верхних слоях атмосферы Земли, которые возбуждаются ультрафиолетовым излучением Солнца. Эти выбросы могут предоставить информацию о температуре, плотности и составе верхних слоев атмосферы, а также о влиянии космической погоды на регион.

«Разработка камер FUV для обсерватории является частью давней традиции SDL по предоставлению НАСА критически важных научных инструментов, которые помогают улучшить наше понимание Вселенной и защитить космические технологии и астронавтов», — сказал Келлер. «SDL гордится тем, что работает под руководством команды гелиофизики НАСА и доктора Уолдропа в этой беспрецедентной миссии».