Dezenas de alunos da CU Boulder projetaram e construíram o satélite CSSWE CubeSat, que foi usado para estudar partículas energéticas nos cinturões de radiação de Van Allen. Crédito:Universidade do Colorado
Um mistério de 60 anos a respeito da fonte de algumas partículas energéticas e potencialmente prejudiciais nos cinturões de radiação da Terra agora é resolvido usando dados de um satélite do tamanho de uma caixa de sapatos construído e operado por alunos da Universidade do Colorado em Boulder.
Os resultados do novo estudo indicam que elétrons energéticos no cinturão de radiação interno da Terra - principalmente perto de sua borda interna - são criados por raios cósmicos nascidos de explosões de supernovas, disse o autor principal do estudo, Professor Xinlin Li do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial de CU Boulder (LASP). Cinturões de radiação da Terra, conhecidos como cintos de Van Allen, são camadas de partículas energéticas mantidas no lugar pelo campo magnético da Terra.
A equipe mostrou que durante um processo chamado "decaimento de nêutrons de albedo de raios cósmicos" (CRAND), raios cósmicos que entram na atmosfera da Terra colidem com átomos neutros, criando um "respingo" que produz partículas carregadas, incluindo elétrons, que ficam presos pelos campos magnéticos da Terra. As descobertas têm implicações para a compreensão e melhor previsão da chegada de elétrons energéticos no espaço próximo à Terra, que pode danificar satélites e ameaçar a saúde dos astronautas que caminham no espaço, disse Li.
"Estamos relatando a primeira detecção direta desses elétrons energéticos perto da borda interna do cinturão de radiação da Terra, "disse Li, também professor no departamento de ciências de engenharia aeroespacial da CU-Boulder. "Finalmente resolvemos um mistério de seis décadas." Um artigo sobre o assunto foi publicado na edição de 13 de dezembro da Natureza . O estudo foi financiado principalmente pela National Science Foundation.
Os pesquisadores testam o CubeSat, que está se comunicando com uma estação terrestre a cerca de seis quilômetros de distância. Crédito:University of Colorado Boulder
Logo após a descoberta dos cinturões de radiação de Van Allen em 1958, cientistas americanos e russos concluíram que o CRAND era provavelmente a fonte de prótons de alta energia presos no campo magnético da Terra. Mas ao longo das décadas intermediárias, ninguém detectou com sucesso os elétrons correspondentes que deveriam ser produzidos durante o decaimento dos nêutrons.
A missão CubeSat, chamado Colorado Student Space Weather Experiment (CSSWE), abriga um pequeno, telescópio de partículas energéticas para medir o fluxo de prótons energéticos solares e elétrons do cinturão de radiação da Terra. Lançado em 2012, CSSWE envolveu mais de 65 alunos da CU Boulder e foi operado por mais de dois anos a partir de uma estação terrestre que eles construíram no telhado de um prédio do LASP no campus.
O CubeSat pouco antes de ser trazido para a instalação de lançamento. Crédito:University of Colorado Boulder
O instrumento no CSSWE, chamado de Relativístico, O pequeno experimento integrado do telescópio de elétron e próton (REPTile) é uma versão menor do REPT, instrumentos gêmeos desenvolvidos por uma equipe de CU Boulder liderada pelo diretor do LASP e co-autor do artigo da Nature, Daniel Baker, que foram lançados na missão Van Allen Probes de 2012 da NASA.
"Este é realmente um belo resultado e uma grande percepção derivada de um satélite de estudante incrivelmente barato, ilustrando que coisas boas podem vir em embalagens pequenas, "disse Baker." É uma grande descoberta que sempre esteve lá, uma demonstração de que o Yogi Berra estava correto quando comentou 'Você pode observar muito apenas olhando.' "
Montar a única carga útil científica a bordo; ele enviou de volta dados de alta qualidade, relatório de pesquisadores. Crédito:University of Colorado Boulder
"Esses resultados revelam, pela primeira vez, como as partículas carregadas de energia no ambiente do espaço próximo à Terra são criadas, "disse Irfan Azeem, um diretor de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF.
"As descobertas irão melhorar significativamente a nossa compreensão do ambiente terrestre, "Azeem disse." É emocionante ver CubeSats financiados pela NSF construídos por estudantes de graduação e pós-graduação no centro de uma descoberta científica significativa. "
