Самые нижние слои космоса светятся яркими полосами цвета, называемыми свечением атмосферы. Кредит: NASA
После внесения вклада во многие важные открытия на границе между атмосферой Земли и космосом миссия Ionospheric Connection Explorer (ICON) подошла к концу. ICON был запущен в октябре 2019 года и после завершения своих двухлетних целей миссии в декабре 2021 года он работал в качестве расширенной миссии еще год.
«Миссия ICON полностью оправдала свое название», — сказал Джозеф Уэстлейк, директор отдела гелиофизики в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «ICON не только успешно завершила и превзошла свои основные цели миссии, но и предоставила критически важные сведения об ионосфере и взаимодействии космической и земной погоды».
Космический аппарат ICON изучал часть внешнего слоя атмосферы нашей планеты, называемого ионосферой. Оттуда ICON исследовал, какие события влияют на ионосферу, включая погоду Земли снизу и космическую погоду сверху.
Ионосфера — самая нижняя граница космоса, расположенная на высоте от 55 до 360 миль над поверхностью Земли. Она состоит из моря ионизированных частиц, смеси положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов, называемых плазмой. Эта граница космоса — динамичная и оживленная область, где размещено множество спутников, включая Международную космическую станцию, и которая является каналом радиосвязи и сигналов GPS.
Как спутники, так и сигналы могут быть нарушены сложным взаимодействием земной и космической погоды. Изучение и понимание ионосферы имеет решающее значение для понимания космической погоды и ее влияния на наши технологии.
Миссия ICON собрала беспрецедентные данные об ионосфере с помощью прямых измерений заряженного газа в ее непосредственном окружении, а также изображений одной из самых потрясающих особенностей ионосферы — свечения атмосферы.
ICON отслеживал красочные полосы, пока они двигались через ионосферу. Свечение воздуха создается процессом, похожим на тот, который создает полярное сияние. Однако свечение воздуха происходит по всему миру, а не только в северных и южных широтах, где обычно наблюдаются полярные сияния. Хотя свечение воздуха обычно тусклое, приборы ICON были специально разработаны для захвата даже самого слабого свечения, чтобы построить картину плотности, состава и структуры ионосферы.
Благодаря принципу доплеровского сдвига чувствительные датчики изображения ICON также обнаружили движение атмосферы, когда она светилась. «Это как измерение скорости поезда путем обнаружения изменения высоты его гудка, но со светом», — сказал Томас Дж. Иммел, руководитель миссии ICON в Калифорнийском университете в Беркли. Миссия была специально разработана для выполнения этого технически сложного измерения.
Новая ионосферная перспектива
Комплексный обзор верхней атмосферы миссии ICON предоставил ученым ценные данные для разгадки на долгие годы вперед. Например, ее измерения показали, как извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в 2022 году нарушило электрические токи в ионосфере.
«ICON смог зафиксировать скорость извержения вулкана, что позволило нам напрямую увидеть, как оно повлияло на движение заряженных частиц в ионосфере», — сказал Иммель. «Это был наглядный пример связи между тропической погодой и структурой ионосферы. ICON показал нам, как события, происходящие в земной погоде, напрямую коррелируют с событиями в космосе».
Другим научным прорывом стали измерения движения ионов в атмосфере и их связи с линиями магнитного поля Земли, проведенные ICON. «Это было действительно уникально», — отметил Иммель. «Измерения движения ионов в атмосфере, проведенные ICON, стали научным прорывом в нашем понимании поведения в ионосфере».
С помощью ICON ученые лучше понимают, как эти взаимодействия управляют процессом, называемым ионосферным динамо. Динамо, которое находится в нижней части ионосферы, оставалось загадкой на протяжении десятилетий, поскольку его трудно наблюдать.
ICON предоставил первое конкретное наблюдение за ветрами, питающими динамо, и как это влияет на космическую погоду. Непредсказуемые земные ветры перемещают плазму вокруг ионосферы, отправляя заряженные частицы в космос или падая на Землю. Это электрически заряженное перетягивание каната между ионосферой и электромагнитными полями Земли действует как генератор, создавая сложные электрические и магнитные поля, которые могут влиять как на технологии, так и на саму ионосферу.
«Никто никогда не видел этого раньше», — сказал Иммель. «ICON наконец и окончательно предоставил экспериментальное подтверждение теории ветрового динамо».
Знаменитое наследие
25 ноября 2022 года команда ICON потеряла связь с космическим кораблем. Связь с космическим кораблем не удалось установить даже после сброса цикла питания с использованием встроенного таймера потери команд. Хотя космический корабль остался целым, другие методы устранения неполадок не смогли восстановить связь между космическим кораблем ICON и операторами миссии.
«Наследие ICON будет жить благодаря прорывным знаниям, которые он предоставил, пока был активен, и обширному набору данных из его наблюдений, которые продолжат давать новую науку», — сказал Уэстлейк. «ICON служит основой для будущих новых миссий».
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА
