Space Dynamics Lab costruisce telecamere per studiare i confini dello spazio

Tecnologia scientifica

15 maggio 2023

Gli ingegneri SDL sono raffigurati in questa immagine del 20 marzo 2023 mentre ispezionano le due telecamere ultraviolette Carruthers completate prima che vengano sottoposte a test ambientali presso le strutture SDL dell'Innovation Campus dell'USU. I test ambientali delle telecamere confermeranno che resisteranno alle turbolenze estreme durante il lancio e alle temperature dello spazio. (Credito fotografico: SDL/Allison Bills)

LOGAN NORD, Utah — Lo Space Dynamics Laboratory della Utah State University sta costruendo due principali sistemi di telecamere di volo per un veicolo spaziale della NASA che esplorerà lo strato dell'atmosfera in cui la Terra incontra lo spazio. Le due fotocamere Far Ultraviolet, o FUV, fungeranno da strumenti scientifici primari per l'Osservatorio Carruthers Geocorona.

L’Osservatorio Carruthers Geocorona esaminerà l’esosfera – lo strato più esterno dell’atmosfera terrestre – dal punto 1 di Lagrange, comunemente indicato come L1. L1, a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, è un punto nello spazio in cui l'attrazione gravitazionale della Terra e del Sole è uguale e opposta, il che significa che l'Osservatorio Carruthers Geocorona rimarrà in una posizione orbitale stabile mentre conduce la sua missione scientifica.

L'Osservatorio Carruthers Geocorona è guidato dalla ricercatrice principale Lara Waldrop presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign ed è gestito dalla Divisione Eliofisica della NASA.

"Nel 2021, la NASA ha incaricato SDL di sviluppare e testare due telecamere FUV per la missione Carruthers per migliorare la nostra comprensione dell'esosfera", ha affermato Bennett Keller, responsabile del programma Carruthers di SDL. "Questo strato dell'atmosfera terrestre non è ben compreso e le telecamere costruite da SDL svolgeranno un ruolo cruciale nella raccolta di dati per determinarne le dimensioni, la forma, la densità e il modo in cui interagisce con la Terra e lo spazio."

SDL sta inoltre costruendo due ruote portafiltri per la missione, una per ciascuna telecamera. Le ruote portafiltri consentono alle telecamere di esaminare diverse bande di frequenza della luce FUV, ciascuna delle quali può rivelare sfumature del comportamento dell'atmosfera.

L'esosfera si estende da un'altitudine di circa 500 chilometri sopra la superficie terrestre fino al confine dello spazio, che si trova a circa 10.000 chilometri sopra la superficie terrestre. L'esosfera è composta principalmente da idrogeno ed elio insieme a tracce di altri elementi come ossigeno e azoto. È anche la regione in cui molti veicoli spaziali orbitano attorno alla Terra e svolge un ruolo fondamentale nella protezione del pianeta dal vento solare e da altre radiazioni dannose provenienti dallo spazio.

Nell’esosfera l’aria è estremamente sottile e le molecole di gas sono ampiamente distanziate. A questa altitudine, la gravità terrestre è molto debole e le molecole non vengono più trattenute da essa. Inoltre, gli elementi nell’esosfera vengono scomposti dalla luce solare. A causa di queste condizioni, gli atomi possono fuggire nello spazio e l’esosfera si fonde gradualmente nel freddo vuoto dello spazio. Le telecamere che SDL sta costruendo per la missione Carruthers si concentreranno sull'osservazione di questo processo naturale di fuga atmosferica.

La fuga atmosferica ha svolto un ruolo significativo nell'esaurimento dell'atmosfera di Marte e nella perdita di acqua dalla sua superficie. Inoltre, la fuga atmosferica ha implicazioni che vanno oltre il nostro sistema solare e influenza l’abitabilità degli esopianeti. Studiando l'atmosfera terrestre, gli scienziati possono espandere la loro conoscenza delle atmosfere nell'universo più ampio.

L'Osservatorio Carruthers Geocorona è stato chiamato così in onore di George Carruthers, un fisico e inventore della NASA che progettò la prima telecamera ultravioletta lunare utilizzata durante la missione Apollo 16 nel 1972. Basandosi sui suoi primi lavori, gli scienziati usano telecamere FUV per osservare le emissioni di molecole e ioni nell'atmosfera superiore della Terra che sono eccitati dalla radiazione ultravioletta del Sole. Queste emissioni possono fornire informazioni sulla temperatura, la densità e la composizione dell’atmosfera superiore, nonché sugli effetti della meteorologia spaziale sulla regione.

"Lo sviluppo delle telecamere FUV per l'osservatorio fa parte della lunga tradizione di SDL di fornire alla NASA strumenti scientifici critici che aiutano a migliorare la nostra comprensione dell'universo e a proteggere la tecnologia spaziale e gli astronauti", ha affermato Keller. "SDL è orgogliosa di lavorare sotto la guida del team di eliofisica della NASA e del Dr. Waldrop in questa missione senza precedenti."