Uzay araçları güneş patlamaları için erken uyarı sağlıyor

Güneşin etrafından bir güneş patlaması sıçradığında, Colorado Boulder Üniversitesi’nde tasarlanıp inşa edilen küçük bir bilimsel alet filosu ilk savunma hattını oluşturur; bu büyük patlamaları uzaydaki diğer herhangi bir aletten önce tespit eder ve ardından bilgiyi Dünya’ya iletir. saniyeler içinde.

Ekstrem Ultraviyole ve X-ışını Işıma Sensörleri (EXIS) programı olarak bilinen bu paketteki dördüncü ve son cihazın 25 Haziran’da uzaya fırlatılması planlanıyor. Dünya üzerindeki hava durumunu yörüngeden izleyen bir dizi GOES-R uydusunun en sonuncusu olan Geostationary Operasyonel Çevresel Uydu-U (GOES-U) ile uçacak. Sabit yörüngeye ulaştığında GOES-19 olarak yeniden adlandırılacak olan GOES-U, SpaceX Falcon Heavy roketiyle NASA’nın Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’nden fırlatılacak.

Etkinlik, CU Boulder’ın Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’ndaki (LASP) bilim insanları ve mühendisler için yaklaşık 20 yıllık çalışmanın doruk noktasına işaret ediyor.

LASP bilim direktör yardımcısı ve EXIS’in baş bilim insanı Frank Eparvier, “Bu acı tatlı” dedi. “Bu, çocuğunuzu üniversiteye göndermek gibi. Tüm bu uzun hazırlık çalışmalarının sona ermesinden dolayı bir üzüntü var ama bu çalışmanın hedefinin gerçeğe dönüşmesinin gururu ve heyecanı var.”

Biraz güçlendirilmiş bir ekmek kızartma makinesi fırınına benzeyen yeni EXIS cihazı, her biri farklı bir GOES-R uydusu üzerinde Dünya yörüngesinde dönen, neredeyse aynı üç cihaza daha katılacak. Biri Amerika Birleşik Devletleri’nin Doğu Kıyısı’nın üzerinde uçuyor. Bir diğeri Batı Kıyısı’nın üzerinde, üçüncüsü ise uzaydaki depoda duruyor ve diğer uydulardan birinde bir sorun çıkması durumunda göreve çağrılmayı bekliyor.

Zaten etkileyici bir bilimsel miras inşa ettiler. NASA ile Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA) arasındaki ortak bir çaba olan GOES programı, kasırgalar, tropik fırtınalar ve daha fazlası gibi olayları yakından takip ediyor. Ancak EXIS cihazları farklı bir hava durumunu takip ediyor: “uzay havası” veya güneşin etrafında başlayan ve gezegenimizin etrafındaki koşulları bazen felaketle etkileyebilecek çeşitli süreçler.

Eparvier, “Teknolojimizi ve Dünya üzerindeki güvenliği etkileyebilecek bu şeyleri anlamak istiyorsak kaynağa bakmamız gerekiyor, o da güneştir.” dedi.

LASP direktörü Dan Baker, enstitünün GOES programına onlarca yıldır yaptığı katkılardan gurur duyduğunu belirtti.

Baker, “LASP, GOES-R serisi için önemli donanım sağlayan tek akademik kurumdur” dedi. “LASP sürekli olarak zamanında ve bütçe dahilinde teslimat yaptı ve NOAA ile ABD hükümetinin operasyonel ihtiyaçları açısından en yüksek başarı seviyelerini gösterdi” dedi. “Aslında LASP, uzay enstrümantasyonunun operasyonel bağlamda nasıl tasarlanacağı, inşa edileceği, test edileceği ve çalıştırılacağı konusunda bir model olmuştur.”

Kuzey ışıkları

Eparvier için bu lansman aynı zamanda eski bir rüyanın gerçekleşmesini de temsil ediyor.

Eparvier, 1980’lerde Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde lisans öğrencisiyken, yaz aylarını yerel bir mum fabrikasında gece vardiyasında çalışarak geçirdi. Bir gece, Wisconsin’deki Winnebago Gölü kıyılarında evine doğru giderken, gökyüzünde süzülen soluk ışıkları gördü. Güneş etrafındaki aktiviteden kaynaklanan, Dünya atmosferinin yükseklerinde bir ışık gösterisi olan bir aurora tespit etmişti.

Eparvier, “Büyük bir güneş fırtınasıydı ve sabahın üçüne kadar şezlongumda auroraya bakarak oturdum” dedi. “Bu gerçekten ilgimi çekti: Nedir? Neden?”

Yıllar sonra EXIS ona bu soruların derinliklerine inme fırsatı verdi.

Eparvier, her EXIS cihazının iki sensör içerdiğini açıkladı: bir X-Ray Sensörü (XRS) ve bir Ekstrem Ultraviyole Sensörü (EUVS). XRS, adından da anlaşılacağı gibi, güneşten gelen X-ışını radyasyonunu topluyor. Ayrıca güneşten patlayan bir parlamanın ilk işaretlerini tespit edecek şekilde ayarlanmıştır.

Bu tür enerji patlamaları yüklü parçacıkları gezegenimize doğru fırlatabilir; bazı durumlarda Eparvier’in Wisconsin’de tanık olduğu gibi auroralara yol açabilir. Diğer durumlarda, güneşten gelen hızlı hareket eden enerjik parçacıklar elektronik aletleri ve hatta yörüngedeki insan vücudunu tehlikeye atabilir.

EUVS farklı bir canavar. Sanki tüm gezegen nefes alıyormuş gibi, Dünya atmosferinin şişip sönmesine neden olan, güneş aktivitesindeki dalgalanmalara odaklanıyor. Atmosfer çok fazla şişerse yörüngedeki uyduları aşağı çekebilir.

NOAA’daki bilim adamları, uydu operatörlerine ve dünyanın dört bir yanındaki diğer kişilere, uzayda güvenli bir şekilde gezinmelerine yardımcı olmak için zamanında rehberlik sağlamak amacıyla her iki sensör türünden gelen bilgileri kullanıyor.

Eparvier, “EXIS gerçekten tüm dünyaya bir değer sağlıyor” dedi.

Nesil proje

Ancak bu önemli araçları hayata geçirmek kolay olmadı. LASP ekibi 2005 yılında EXIS üzerinde çalışmaya başladı; LASP bilim insanı Tom Woods konseptin geliştirilmesine öncülük etti ve dört enstrümanın tamamını aynı anda üretti. İlki 2016’da, ikincisi ve üçüncüsü ise 2018 ve 2022’de piyasaya sürüldü.

Eparvier, ekibin aynı zamanda bu aletleri zorlu ortamlara dayanacak şekilde tasarladığını söyledi. GOES uyduları, gezegeni uzayda 22.000 milden fazla bir mesafeden (çok fazla radyasyona sahip bir bölge) çevreleyen, “jeostatik” yörüngeler olarak bilinen yörüngelerden Dünya’nın yörüngesine giriyor.

Yıllar boyunca LASP’deki 100’den fazla mühendis ve bilim insanı EXIS’i gerçeğe dönüştürmek için çalıştı. Bunlar arasında 2000’li yıllarda doktora öğrencisi olarak projeye başlayan Phil Chamberlin de vardı. Projenin, kendisi gibi yeni yetişen araştırmacıların uzay araçları tasarlamanın tüm ayrıntılarını öğrenmeleri için mükemmel bir fırsat olduğunu söyledi.

Şu anda LASP’de kıdemli araştırma görevlisi olan Chamberlin, “EXIS ekibi birinci sınıf ve kesinlikle harika ve kariyerimi onlara borçluyum” dedi. “Bana büyük bir sorumluluk yüklediler ve bir noktaya kadar bana bazı şeyleri kendim çözme ve tasarlama özgürlüğünü verdiler.”

Son enstrüman da yakında uzaya gidecek. Ancak Eparvier’in tek yapması gereken, EXIS verilerinin Dünya’ya geri akışını görmek için bilgisayarını açmak. Örneğin Mayıs 2024’te güneşten gelen bir dizi patlama gezegeni sarstı ve güneyde Florida’ya kadar uzanan auroralar yarattı. O ve meslektaşları, yaklaşan olayları Dünya’da ilk gören insanlar arasındaydı.

Ve tıpkı yıllar önce Winnebago Gölü’nde olduğu gibi, gökyüzündeki ışıkları takdir etmeye zaman ayırdı.

Eparvier, “Eşim ve ben Wyoming sınırına gittik ve bir arkadaşımızın arazisindeki bir grup insana katıldık” dedi. “Orada oturduk ve auroranın muhteşem fotoğraflarını çektik.”