Разработан спутник для анализа северного сияния

Полярным сиянием называется свечение верхних слоёв атмосферы, возникающее из-за взаимодействия магнитосферы с заряженными частицами солнечного ветра. В результате образуются частицы плазмы. Проекция плазменного слоя вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец. Однако иногда частицы плазмы оказываются не там, где им положено быть, и происходят высыпания заряженных частиц из плазменного слоя. Тогда в регионе, где это произошло, GPS-сигнал внезапно становится равным нулю, а радиосвязь с ближайшим портом или аэропортом пропадает, что сильно мешает кораблям и самолетам.

Экспериментально установлено, что ключевую роль в стимулировании этих высыпаний играют ориентация межпланетного магнитного поля и величина давления плазмы солнечного ветра. В целом же современные знания о полярном сиянии весьма фрагментарны. Например, иногда северное сияние отражает радиосигналы — спутников или наземных станций — в самом неожиданном направлении, а иногда просто блокирует все сигналы в обширных районах Северного полушария.

Заполнить все эти пробелы призваны спутники с оборудованием CubeStar, разработка которых ведется в Университете Осло. Основной зоной свечения полярного сияния является диапазон высот от 80 до 500 км. Норвежцы намереваются развернуть спутниковую сеть, способную к предсказанию вспышек активности полярного сияния и регионов, где эти вспышки могут повлиять на навигацию и связь. Для этого требуется чувствительное и хорошо защищённое оборудование.

Новый спутниковый инструмент состоит из четырёх игл, предназначенных для измерения микроструктуры и турбулентности в облаках плазмы. Нести CubeStar может спутник типа CubeSat, по размеру сравнимый с упаковкой молока. На данный момент это самые миниатюрные приборы в мире, способные к измерениям такого рода.

Поскольку время вращения спутника вокруг Земли составляет всего полтора часа, для обеспечения постоянного наблюдения за районами северного сияния необходимо иметь как минимум 20 таких аппаратов. На 2013 год запланирован запуск 50 исследовательских спутников такого типа на орбиту, проходящую в 320 километрах над полюсом. Это позволит веренице аппаратов посещать те или иные исследуемые точки ионосферы с регулярностью раз в несколько минут.

Трение о верхние слои атмосферы постепенно будет замедлять спутники, а их орбиты начнут снижаться. В результате они смогут исследовать все слои ионосферы, «задействованные» в полярном сиянии. Запланированное время жизни одного CubeSat будет колебаться от трех до восьми недель, в зависимости от уровня солнечной активности. За два месяца все аппараты неизбежно потеряют более 240 километров высоты, окажутся в плотных слоях атмосферы и сгорят.

Значительный интерес к CubeStar уже высказали ESA и NASA. Последнее уже заявило о намерении запустить оснащённый CubeStar экспериментальный спутник летом этого года.