Em 4 de janeiro, 2019, às 4:37 am EST a missão CAPER-2 lançada do Centro Espacial Andøya em Andenes, Noruega, em um foguete Black Brant XII de 4 estágios. Alcançando um apogeu de 480 milhas de altura antes de espirrar no Mar Ártico, o foguete voou através da aurora boreal ativa, ou aurora boreal, para estudar as ondas que aceleram os elétrons em nossa atmosfera.

CAPER-2, abreviação de Cusp Alfvén e Plasma Electrodynamics Rocket-2, é uma missão de foguete de sondagem, um tipo de espaçonave que carrega instrumentos científicos em suma, viagens direcionadas ao espaço antes de voltar para a Terra. Além de seus preços relativamente baixos e tempo de desenvolvimento rápido, foguetes de sondagem são ideais para o lançamento em eventos transitórios, como a formação repentina da aurora boreal, ou luzes do norte.

Para cientistas CAPER-2, voar através de uma aurora fornece uma amostra de um processo tão fundamental quanto complexo:como as partículas são aceleradas no espaço? A NASA estuda esse fenômeno em um esforço para entender melhor não apenas o ambiente espacial ao redor da Terra - e assim proteger nossa tecnologia no espaço da radiação - mas também para ajudar a entender a própria natureza das estrelas e atmosferas em todo o sistema solar e além.

"Em todo o universo, você tem partículas carregadas sendo aceleradas - na atmosfera do Sol, no vento solar, nas atmosferas de outros planetas, e em objetos astrofísicos, "disse Jim LaBelle, físico espacial do Dartmouth College em Hanover, Nova Hampshire, e investigador principal da missão CAPER-2. "Uma aurora nos apresenta um laboratório local onde podemos observar de perto esses processos de aceleração."

Tecnicamente, a equipe do CAPER-2 está interessada no que acontece pouco antes de uma aurora começar a brilhar. Elétrons, derramando em nossa atmosfera do espaço, colidir com gases atmosféricos e acionar o brilho da aurora. De alguma forma, eles ganham velocidade ao longo do caminho.

"No momento em que eles caem em nossa atmosfera, esses elétrons estão viajando 10 vezes mais rápido do que antes, "disse Doug Rowland, físico espacial do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que também estuda aceleração de partículas. "Ainda não entendemos a física fundamental de como isso acontece."

A equipe CAPER-2 se concentrou em um tipo especial de aurora que se forma durante o dia. Ao contrário da aurora noturna, a aurora diurna é acionada por elétrons que fluem diretamente do Sol - e sabemos muito menos sobre eles.

"Tem havido uma grande quantidade de pesquisas feitas sobre a aurora noturna normal, mas a aurora diurna é muito menos estudada, "disse Craig Kletzing, físico espacial da Universidade de Iowa em Iowa City e co-investigador da missão. "Existem bons indícios de que existem algumas semelhanças e também algumas diferenças."

A equipe está se concentrando em como os elétrons que criam auroras diurnas são empurrados pelas ondas, de maneiras que podem ou não diferir das auroras noturnas. Dois tipos de ondas são de interesse especial, e têm efeitos opostos. Ondas Alfvén, em homenagem ao ganhador do Prêmio Nobel sueco Hannes Alfvén, que previu sua existência pela primeira vez em 1942, são pensados ​​para acelerar os elétrons. Essas ondas enormes - medindo dezenas a centenas de quilômetros de pico a pico - se propagam ao longo das linhas do campo magnético da Terra, chicoteando elétrons de um lado para outro.

Do outro lado estão as ondas Langmuir, que são gerados pelos próprios elétrons - um processo que rouba parte da energia dos elétrons e os desacelera. CAPER-2 carregará um correlacionador de onda-partícula de alta resolução para medi-los, a primeira missão de foguete sonoro a fazê-lo para a aurora diurna.

"Isso consome muitos dados, "disse LaBelle." É exclusivo para foguetes de sondagem ser capaz de olhar para este mecanismo neste nível de detalhe. "

Para o lançamento, a equipe CAPER-2 viajou para o norte da Noruega, um dos poucos lugares que podem colocar um foguete dentro do alcance da aurora diurna. Todos os dias, o norte da Noruega gira sob uma abertura no campo magnético da Terra conhecida como cúspide polar norte, onde as partículas do Sol podem afunilar em nossa atmosfera superior.

Encontrar a aurora exatamente onde ela se forma é a melhor maneira de entender os processos físicos que são grandes demais para serem replicados em um laboratório.

"É uma espécie de laboratório natural, "LaBelle acrescentou." Levamos nosso experimento para dois ambientes diferentes, onde as variáveis ​​são diferentes, e então testar a teoria e responder às perguntas. "