A cada segundo, 1,5 milhão de toneladas de material solar disparam do Sol e vão para o espaço, viajando a centenas de milhas por segundo. Conhecido como vento solar, este fluxo incessante de plasma, ou gás eletrificado, atingiu a Terra por mais de 4 bilhões de anos. Graças ao campo magnético do nosso planeta, é principalmente desviado. Mas vá longe o suficiente para o norte, e você encontrará a exceção.

"A maior parte da Terra é protegida do vento solar, "disse Mark Conde, físico espacial da Universidade do Alasca, Fairbanks. "Mas bem perto dos pólos, no setor do meio-dia, nosso campo magnético se torna um funil onde o vento solar pode descer até a atmosfera. "

Esses funis, conhecidas como cúspides polares, pode causar alguns problemas. O influxo do vento solar perturba a atmosfera, interrompendo satélites e sinais de rádio e GPS. Começando em 25 de novembro, 2019, três novas missões apoiadas pela NASA serão lançadas na cúspide polar norte, com o objetivo de aprimorar a tecnologia por ela afetada.

Satélites instáveis

As três missões fazem parte da Grand Challenge Initiative - Cusp, uma série de nove missões de foguetes de sondagem explorando a cúspide polar. Foguetes de sondagem são um tipo de veículo espacial que faz voos de 15 minutos ao espaço antes de cair de volta à Terra. Com até 65 pés de altura e voando em qualquer lugar de 20 a 800 milhas de altura, foguetes de sondagem podem ser apontados e disparados contra alvos móveis com apenas alguns minutos de antecedência. Essa flexibilidade e precisão os tornam ideais para capturar os fenômenos estranhos dentro da cúspide.

Duas das três missões que virão estudarão a mesma anomalia:um pedaço de atmosfera dentro da cúspide notavelmente mais densa do que seus arredores. Foi descoberto em 2004, quando os cientistas notaram que parte da atmosfera dentro da cúspide era cerca de 1,5 vezes mais pesada do que o esperado.

"Um pouco de massa extra a 200 milhas de altura pode não parecer grande coisa, "disse Conde, o investigador principal do Experimento-2 da região da Cúspide, ou CREX-2, missão. "Mas a mudança de pressão associada a este aumento da densidade de massa, se ocorreu no nível do solo, causaria um furacão contínuo mais forte do que qualquer coisa vista em registros meteorológicos. "

Esta massa adicional cria problemas para as espaçonaves que voam através dela, como os muitos satélites que seguem uma órbita polar. A passagem pela mancha densa pode alterar suas trajetórias, tornar encontros próximos com outras espaçonaves ou detritos orbitais mais arriscados do que seriam de outra forma.

"Uma pequena mudança de algumas centenas de metros pode fazer a diferença entre ter que fazer uma manobra evasiva, ou não, "Disse Conde.

CREX-2 e investigação de aquecimento de cúspide, ou missão CHI, liderado por Miguel Larsen da Clemson University na Carolina do Sul, estudará esta parte pesada da atmosfera para prever melhor seus efeitos na passagem dos satélites. "Cada missão tem seus próprios pontos fortes, mas idealmente, eles serão lançados juntos, "Larsen disse.

Comunicação Corrompida

Não são apenas as espaçonaves que se comportam de maneira imprevisível perto da cúspide - o mesmo ocorre com o GPS e os sinais de comunicação que elas transmitem. O culpado, em muitos casos, é a turbulência atmosférica.

"A turbulência é uma das questões remanescentes realmente difíceis na física clássica, "disse Jøran Moen, físico espacial da Universidade de Oslo. "Não sabemos realmente o que é porque ainda não temos medições diretas."

Moen, que está liderando a missão de Investigação de Irregularidades Cusp-5 ou ICI-5, compara a turbulência aos redemoinhos que se formam quando os rios correm ao redor das rochas. Quando a atmosfera fica turbulenta, O GPS e os sinais de comunicação que passam por ele podem ficar truncados, enviando sinais não confiáveis ​​para os aviões e navios que dependem deles.

Moen espera fazer as primeiras medições para distinguir a verdadeira turbulência das ondas elétricas que também podem interromper os sinais de comunicação. Embora ambos os processos tenham efeitos semelhantes no GPS, descobrir qual fenômeno impulsiona esses distúrbios é fundamental para prevê-los.

“A motivação é aumentar a integridade dos sinais GPS, "Moen disse." Mas precisamos saber o driver para prever quando e onde esses distúrbios ocorrerão. "

Esperando no tempo

O extremo Norte oferece um local primitivo para o exame da física muito mais difícil de estudar em outro lugar. A pequena cidade ártica em Svalbard, o arquipélago norueguês de onde os foguetes ICI-5 e CHI serão lançados, tem uma população pequena e restrições estritas ao uso de rádio ou Wi-Fi, criando um ambiente de laboratório ideal para a ciência.

"A turbulência ocorre em muitos lugares, mas é melhor ir a este laboratório que não está contaminado por outros processos, "Moen disse." O 'laboratório cúspide' - é Svalbard. "

Idealmente, o foguete CHI seria lançado de Svalbard quase ao mesmo tempo que o CREX-2 seria lançado de Andenes, Noruega. O foguete ICI-5, em um segundo lançador em Svalbard, voaria logo depois. Mas o momento pode ser complicado:Andenes fica a 650 quilômetros ao sul de Svalbard, e pode experimentar um clima diferente. "Não é um requisito, mas o lançamento juntos certamente multiplicaria os retornos científicos das missões, "Disse Conde.

Manter um olho constante no tempo, esperando o momento certo para lançar, é uma parte fundamental do lançamento de foguetes - até mesmo parte do sorteio.

"É realmente algo que consome tudo, "Conde disse." Tudo o que você faz quando está lá fora é observar as condições, falar sobre o foguete e decidir o que faria. "