p Uma tecnologia centenária que os cientistas usam para sondar a ionosfera - a importante camada atmosférica que pode interferir na transmissão de ondas de rádio - está ficando menor. p Uma equipe de cientistas e engenheiros da NASA no Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, está atualizando e miniaturizando a eletrônica em um instrumento protótipo, chamado de concentração vs. altura para uma sonda eletromagnética orbital, ou ECOS. O dispositivo poderia ser usado para "sondar" a ionosfera de um observatório terrestre ou, finalmente, de uma constelação de CubeSats.

p A camada ionosférica, que é eletricamente carregado ou ionizado principalmente pela radiação ultravioleta extrema vinda do sol durante o dia ou pelo bombardeio de raios cósmicos durante a noite, é do interesse dos cientistas devido ao papel que desempenha na transmissão de ondas de rádio.

p Dependendo da concentração de elétrons na ionosfera e da frequência das ondas de rádio, a camada reflete as ondas de rádio para a Terra, em vez de permitir que escapem para o espaço. Contudo, erupções solares, a erupção espontânea de radiação de alta energia da superfície do sol, pode causar um aumento acentuado no número de partículas ionizadas, mudando assim a altura e densidade das partículas.

p "A gravidade puxa o plasma mais denso (gás ionizado) para baixo em direção à Terra para altitudes mais baixas que são menos densas. Esta é uma configuração instável, "disse o investigador principal do ECHOES e cientista de Goddard, Mark Adrian." Este movimento leva a uma mistura turbulenta da ionosfera, não muito diferente de derramar creme em seu café da manhã. Isso produz irregularidades de densidade ou estruturas que refletem e refratam as ondas de rádio - o que simplesmente chamamos de interferência. "

p Para determinar a densidade do elétron verticalmente na ionosfera, cientistas há muito tempo usam sirenes de rádio - em essência, estações de rádio dedicadas. Uma gama de diferentes frequências de rádio é direcionada verticalmente para a ionosfera e um receptor então coleta e mede os valores dos sinais de retorno ou ecos.

p O plano imediato é usar ECOS no solo, contribuindo para uma rede de instrumentos que suportam a previsão do tempo espacial e o mapeamento em tempo real da ionosfera. Contudo, os instrumentos também podem voar no espaço, por exemplo, em uma constelação de CubeSats que faria simultaneamente, sondagens multiponto da parte superior da ionosfera envolvente da Terra, que fica de 46 a 621 milhas acima da superfície da Terra.

p A técnica de sondagem tem pelo menos um século. Contudo, não foi até o amanhecer da era espacial que a técnica foi aplicada a foguetes de sondagem e missões de satélite completas, como o Alouette 1 canadense e lançado pela NASA em 1962. Mais recentemente, A NASA lançou o Radio Plasma Imager em uma missão chamada Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration, ou IMAGEM. Também, o Laboratório de Propulsão a Jato, em colaboração com seus parceiros europeus, forneceu outra sirene, o radar avançado de Marte para sondagem subterrânea e ionosférica, para a missão Mars Express da Agência Espacial Europeia.

p "Basicamente, o que estamos fazendo é miniaturizar uma tecnologia de processamento de sinal de receptor de rádio de 100 anos, "disse o co-investigador principal da ECHOES, Damon Bradley, que liderou o desenvolvimento do sistema de processamento de sinal digital para o radiômetro no Soil Moisture Active Passive da NASA, ou missão SMAP, que rastreia os níveis globais de umidade do solo. "ECHOES é essencialmente um radar de baixa frequência que usa processamento de sinal digital baseado no espaço, como no SMAP, mas para sondar a ionosfera ao invés de mapear os níveis globais de umidade do solo. "

p Antes que o instrumento miniaturizado possa voar no espaço, Contudo, a equipe precisa provar que é capaz de obter medições de densidade em um ambiente relevante. Como parte de seu esforço de desenvolvimento de tecnologia, a equipe planeja integrar os sistemas eletrônicos e de antena do ECHOES com outro hardware de instrumento e executar um teste no Observatório Geofísico e Astronômico Goddard ainda este ano.

p "Uma demonstração bem-sucedida de prova de conceito do instrumento ECHOES colocaria Goddard em uma posição única para competir por outras oportunidades futuras de Heliofísica ou planetária, particularmente aqueles envolvidos CubeSat ou plataformas de pequenos satélites, "Adrian disse.