p Um novo banco de dados de simulações de plasma, combinado com dados observacionais e ferramentas de visualização poderosas, está fornecendo aos cientistas planetários uma maneira sem precedentes de explorar alguns dos ambientes de plasma mais interessantes do Sistema Solar. p Esta história de exploração espacial digital começa com o meio integrado para exploração planetária (IMPEx), um projeto colaborativo para criar um hub de dados comum para missões espaciais.

p Embora as missões planetárias sejam cruciais para entender como o vento solar interage com as magnetosferas de planetas e luas em nosso Sistema Solar, modelos numéricos são, por sua vez, essencial para compreender totalmente as medições e melhorar nosso conhecimento dos ambientes de plasma planetário.

p O projeto IMPEx reuniu especialistas da Áustria, França, Finlândia e Rússia devem encontrar uma linguagem comum para combinar dados de vários modelos de simulação e comparar esses resultados numéricos com dados observacionais coletados por missões espaciais no Sistema Solar.

p Foi neste contexto que um grupo liderado por Ronan Modolo no Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observações Espaciais (LATMOS), na França, começou a desenvolver uma coleção de simulações de plasma em vários corpos planetários. O banco de dados Latmos Hybrid Simulation (LatHyS) e seus usos são apresentados em um novo estudo publicado no início deste ano em uma edição especial da Ciência Planetária e Espacial .

p Modelagem de ambientes celestes

p O banco de dados LatHyS inclui uma série de resultados de simulação de plasma - a mistura de partículas carregadas que permeia o espaço interplanetário - em planetas ou corpos planetários selecionados em nosso Sistema Solar. As simulações são baseadas em modelos numéricos avançados que levam em consideração uma série de processos físicos e químicos complexos nas atmosferas superiores de objetos celestes, sua interação com o vento solar e resposta à radiação solar.

p "Até aqui, objetos celestes modelados por simulações LatHyS incluem Marte, Lua de Mercúrio e Júpiter, Ganimedes, "explica Modolo." Estamos planejando estender este banco de dados a outros objetos como a lua de Saturno, Titã e, a longo prazo, para outras luas de Júpiter, como Europa ou Callisto, " ele adiciona.

p O banco de dados dá à comunidade científica planetária acesso a dados simulados de plasma, incluindo campos elétricos e magnéticos, densidade, temperatura e velocidade do plasma. LatHyS, junto com um pacote de ferramentas de análise e visualização de dados, permite que os pesquisadores combinem facilmente dados de várias espaçonaves com resultados de simulação, para criar imagens 3-D mostrando como o vento solar interage com o plasma planetário, e muito mais.

p "Com alguns cliques, o usuário pode obter uma cena tridimensional realista do ambiente de plasma no planeta e da trajetória da espaçonave, com medições in situ enriquecidas por resultados de simulação, "diz Dmitri Titov, Cientista do projeto ESA Mars Express e usuário do banco de dados, que não estava envolvido no estudo.

p "Os usuários também podem usar esta ferramenta para criar animações e, no lado científico, para visualizar as medições no contexto onde foram realizadas e auxiliar no planejamento de observações futuras. "

p Para mostrar como o LatHyS e suas ferramentas de visualização 3D associadas podem ser úteis para ajudar a entender os ambientes de plasma planetário, Modolo e sua equipe apresentaram um caso científico em seu novo estudo com foco em Marte. Eles usaram dados observacionais do Mars Express da ESA, uma missão que tem explorado o Planeta Vermelho desde 2003, sondando seu ambiente de plasma em detalhes sem precedentes. Eles também confiaram nos dados de um segundo orbitador de Marte equipado com um instrumento de plasma:Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN) da NASA, que chegou a Marte em 2014 e tem estudado o ambiente de plasma do planeta e sua interação com o vento solar em estreita colaboração com a Mars Express desde então.

p Para o novo estudo, os pesquisadores combinaram e compararam os dados do MAVEN e do Mars Express com os resultados da simulação do LatHyS. Ao combinar as simulações com dados observacionais e as órbitas das duas espaçonaves usando 3DView - uma ferramenta de visualização 3-D que também foi desenvolvida no âmbito do IMPEx - eles poderiam analisar de uma nova maneira como o vento solar interage com a alta atmosfera de Marte .

p Embora o caso científico se concentrasse no Planeta Vermelho e nas missões Mars Express e MAVEN, the database can be used to explore other bodies in the Solar System, comparing simulation results with observation data from other space missions.

p "All planetary missions with plasma instruments – past, present and future – can be potentially used, but for the time being we focus on those dedicated to Mars, Mercury, and Ganymede, " says Modolo.

p This includes ESA's Rosetta, which flew by Mars in 2007 on its way to Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, e, no futuro, BepiColombo and JUICE, the JUpiter ICy moons Explorer. The Mercury Magnetospheric Orbiter and the Mercury Planetary Orbiter on the ESA-JAXA BepiColombo mission will explore different regions of Mercury's plasma environment, while ESA's JUICE has Ganymede, the largest moon of Jupiter, as one of its main targets.

p Modolo looks to future missions since LatHyS, combined with visualisation tools, can help plan for them.

p Seeing the solar system in 3-D

p A strength of LatHyS is how well it works with 3DView, a powerful application for displaying science data in 3-D. In the current version of the viewer, users can visualise spacecraft trajectories, the positions of planets and other Solar System bodies, among other features. Mais importante, because of the integration with IMPEx and LatHyS, 3DView can display scientific data from multiple space missions, as well as from simulations. A new paper led by Vincent Génot of the Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) in Toulouse, França, published in the same issue of Planetary and Space Science , introduces the latest version of the tool and describes in detail how it can be used to display space physics data.

p 3DView, designed by the French Plasma Physics Data Center (CDPP), was initially developed in 2005 to visualise the trajectory of ESA's Rosetta spacecraft on its way to the comet. The viewer now comprises some 150 space missions, including Rosetta, Venus Express, and Cassini–Huygens, as well as all planets and moons in the Solar System and a number of asteroids and comets.

p "3DView offers the possibility to visualise spacecraft ephemerides – of past, present and future missions – and, when available, observations at all celestial objects in the Solar System explored by space missions equipped with plasma instruments, " says Génot.

p One of the main applications of the tool, also in combination with LatHyS, is in helping scientists and engineers during the preparation stages for space missions, allowing them to visualise spacecraft trajectories and the environment at celestial bodies. Em 2014, a version of 3DView helped scientists in the selection process of a landing site at Rosetta's comet for the Philae probe.

p A science case presented in this study features ESA's future mission, JUICE, which is planned for launch in 2022. The researchers combined observations of Ganymede done by NASA's Galileo mission a couple of decades ago with LatHyS simulations of the plasma environment at this Jupiter moon. JUICE scientists have used 3DView in a similar way, to analyse simulations at Ganymede and gather information, such as times for closest approaches or magnetopause crossings, about future fly-bys of the moon by JUICE.

p "The 3DView tool is useful to visualise the trajectory of JUICE in the Jupiter system and also to visualise the 'invisible' magnetospheric boundaries, " says ESA's JUICE Project Scientist Olivier Witasse.

p While its main target audience is the scientific community, 3DView is also attracting attention as an educational tool. The code is open source and the software is often used in higher-education courses to help students have a better grasp of space physics.

p From providing new ways to explore our Solar System to planning future missions and inspiring the next generation of space researchers, LatHyS and 3DView show how much scientists and engineers can gain from combining observations and simulations.