Zwei CubeSats oder kleine Satelliten sind auf der Suche nach Einblicken in Weltraumwetterstörungen und die daraus resultierenden Auswirkungen auf Kommunikationssignale. Das dynamische Duo, Plasma Enhancements in the Ionosphere-Thermosphere Satellite (petitSat) und Scintillation Prediction Observations Research Task (SPORT), traf am 27. November 2022 im Rahmen der 26. kommerziellen Versorgungsmission von SpaceX für die NASA auf der Internationalen Raumstation ein. Beide CubeSats wurden am 29. Dezember 2022 um 8:55 Uhr EST von der Raumstation aus eingesetzt.
Die Wissenschaftler beider Missionen interessieren sich vor allem für die Untersuchung einer Schicht in der oberen Erdatmosphäre, die als Ionosphäre bekannt ist. In der Ionosphäre sind die Auswirkungen des Weltraumwetters auf unsere Technologie am stärksten zu spüren. Es ist die Heimat vieler Satelliten, einschließlich der Internationalen Raumstation. Funkwellen und GPS-Signale wandern durch die Ionosphäre, und Schwankungen dort können unsere Kommunikationssignale stören oder sogar unterbrechen. Das Weltraumwetter kann auch elektrische Ströme erzeugen, die elektrische Ladung in umlaufenden Satelliten induzieren und in extremen Fällen Stromausfälle am Boden verursachen können.
Tag für Tag wird die Ionosphäre durch die Sonnenstrahlung zu einer Suppe aus positiv geladenen Ionen und negativ geladenen Elektronen gekocht, Plasma genannt. Schwankungen in der Ionosphäre führen dazu, dass sich im Plasma Bereiche mit niedriger und hoher Dichte – Blasen und Blobs – bilden. Diese Blasen und Kleckse können Funksignale streuen und sie manchmal dazu bringen, in einem Phänomen namens Szintillation zusammenzustoßen. Das Ergebnis sind verrauschte Funksignale, die die Zuverlässigkeit von Kommunikations- und Navigationssystemen verringern oder sogar vollständig stören können.
„Wenn Sie einen Bleistift in ein halb volles Wasserglas stecken, scheint der Bleistift zerbrochen zu sein“, sagte Linda Habash Krause, Projektwissenschaftlerin für SPORT am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama. „Was passiert, wenn man Blasen hat?
Leider verstehen die Wissenschaftler nicht genau, wie die Plasmabläschen und -kleckse entstehen. Sobald petitSat und SPORT von der Raumstation gestartet sind, werden die beiden CubeSats komplementäre wissenschaftliche Instrumente verwenden, um die Bedingungen zu untersuchen, die zur Bildung dieser störenden Merkmale führen.
„Die Idee ist, dass die Wissenschaftsteams zusammenarbeiten und Quervergleiche durchführen“, sagte Jeff Klenzing, der Hauptforscher von petitSat am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
SPORT ist mit sechs Instrumenten ausgestattet, um Messungen in der gesamten Ionosphäre durchzuführen. Es wird dazu beitragen, die Bedingungen zu bestimmen, die kurz vor der Bildung von Plasmablasen herrschen, und letztendlich, wie sich ihre Entwicklung auf bodengestützte Kommunikationssignale auswirkt. SPORT wird die Daten an das Brasilianische Nationale Institut für Weltraumforschung (INPE) zurücksenden, wo die Daten an Forscher des INPE, der NASA und anderer US-Partner verteilt werden.
Ergänzend wird petitSat daran arbeiten, zu bestimmen, was Plasmaflecken auslöst, wann sie erscheinen oder sogar, wie groß eine Region ist, die sie einnehmen.
Sowohl petitSat als auch SPORT werden verbesserte Beobachtungen und Einblicke in Weltraumwetterphänomene liefern, die sich auf die Kommunikation auswirken. Diese Missionen werden gemeinsam unser Verständnis unserer sich ständig verändernden Weltraumumgebung verbessern und die derzeitigen Fähigkeiten von Kleinsatelliten erweitern, um unserer Gesellschaft direkt zu helfen.
Je mehr wir über das Weltraumwetter lernen – und wie wir es vorhersagen können – desto besser können wir unsere Astronauten, Raumfahrzeuge und Technologien schützen.