GPS nas zawodzi, satelity spadają. Winowajca czai się 100 km nad nami

GPS gubi sygnał w najmniej oczekiwanym momencie. Satelity na niskiej orbicie przedwcześnie tracą wysokość. Winowajca nie znajduje się w czeluściach kosmosu — czai się zaledwie 100 kilometrów nad naszymi głowami, w rozrzedzonej powłoce, gdzie ziemska atmosfera przechodzi w kosmiczną plazmę. NASA wybrała właśnie misję DAPHNE, by wreszcie zajrzeć w ten chaotyczny region i przewidzieć jego humory.

Niewidzialna granica, która potrafi uziemić technologię

→ Czytaj też: Czy NASA znalazła już życie na Marsie? Naukowcy: byliśmy zbyt ostrożni

Mówimy o termosferze i jonosferze — warstwach tak rzadkich, że trudno je nazwać powietrzem, a równocześnie tak gęstych dla satelitów, że stawiają opór. To tutaj rozbłyski słoneczne i zaburzenia płynące z niższych partii atmosfery spotykają się, tworząc koktajl, który potrafi wyłączyć łączność radiową albo zdezorientować systemy nawigacji. Problem w tym, że ten region jest chronicznie niedobserwowany. Pomiarów wiatru neutralnego, temperatury i składu chemicznego na różnych wysokościach jednocześnie — po prostu brakuje.

„NASA umacnia pozycję Stanów Zjednoczonych jako narodu gotowego na pogodę kosmiczną. Dostarczając nowych danych o ziemskiej atmosferze, możemy lepiej przewidywać i przygotowywać się na skutki w życiu codziennym na Ziemi i w kosmosie” — komentuje Nicky Fox, szefowa Science Mission Directorate w NASA. Te słowa padły przy okazji ogłoszenia decyzji o przejściu misji DAPHNE do fazy projektowania lotu.

Dwa satelity, jeden cel: złapać atmosferę na gorącym uczynku

→ Czytaj też: Sonda Juno zmierzyła podpowierzchniową temperaturę Io. Dlaczego to zaskakuje naukowców?

DAPHNE (Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer) to koncepcja wykorzystująca parę identycznych satelitów. Bliźniacze jednostki będą prowadzić skoordynowane pomiary wiatru neutralnego, temperatury i składu termosfery w wielu punktach jednocześnie. Tylko taka konfiguracja pozwala odróżnić zmiany wywołane lokalnym zaburzeniem od globalnego trendu — to klucz do zrozumienia, jak energia z niższych warstw atmosfery pompuje się w górę, napędzając zjawiska pogody kosmicznej.

Misja, której liderką jest Aimee Merkel z Laboratory for Atmospheric and Space Physics na University of Colorado w Boulder, wejdzie teraz w fazę B. Oznacza to szczegółowe planowanie i projektowanie operacji lotniczych. Jeśli przejdzie pomyślnie przegląd w 2027 roku, całkowity koszt (bez startu) nie przekroczy 250 milionów dolarów w przeliczeniu na rok fiskalny 2023. Start nie wcześniej niż w 2029 roku.

Pogoda kosmiczna nie pyta o pozwolenie

DAPHNE dołączy do floty misji heliofizycznych NASA rozlokowanych strategicznie w całym Układzie Słonecznym. Jej zadanie jest pragmatyczne: dostarczyć fizycznych podstaw do modeli prognozowania. Gdy astronauci opuszczą ochronny parasol ziemskiej magnetosfery, lecąc na Księżyc i Marsa, każda minuta ostrzeżenia przed burzą radiacyjną będzie na wagę złota. Dziś prognozy pogody kosmicznej przypominają prognozowanie pogody na Ziemi w latach 50. — mamy ogólne pojęcie o mechanizmach, ale brakuje nam danych z kluczowych miejsc.

„W miarę jak NASA wysyła astronautów poza magnetyczną ochronę Ziemi, DAPHNE dostarczy danych, które pomogą planistom misji przewidywać i łagodzić skutki pogody kosmicznej z korzyścią dla wszystkich” — zaznacza Nicky Fox.

To zdanie streszcza istotę przedsięwzięcia. Nie chodzi wyłącznie o komfort użytkownika GPS-a, który nie zgubi się w drodze do domu. Chodzi o to, by kapsuła załogowa nie weszła w atmosferę pod złym kątem, a statek transportowy nie stracił łączności w krytycznej fazie dokowania. Badania heliofizyczne NASA od dawna balansują między nauką podstawową a inżynierią bezpieczeństwa — i DAPHNE jest tego najnowszym przykładem.