Space Dynamics Lab construye cámaras para estudiar el borde del espacio

Tecnología científica

15 de mayo de 2023

Los ingenieros de SDL aparecen en esta imagen del 20 de marzo de 2023 inspeccionando las dos cámaras ultravioleta Carruthers terminadas antes de someterse a pruebas ambientales en las instalaciones de SDL en el Campus de Innovación de la USU. Las pruebas ambientales de las cámaras confirmarán que resistirán las turbulencias extremas durante el lanzamiento y las temperaturas del espacio. (Crédito de la foto: SDL/Allison Bills)

LOGAN DEL NORTE, Utah — El Laboratorio de Dinámica Espacial de la Universidad Estatal de Utah está construyendo dos sistemas clave de cámaras de vuelo para una nave espacial de la NASA que explorará la capa de la atmósfera donde la Tierra se encuentra con el espacio. Las dos cámaras Far Ultraviolet, o FUV, servirán como instrumentos científicos primarios para el Observatorio Carruthers Geocorona.

El Observatorio Carruthers Geocorona estudiará la exosfera, la capa más externa de la atmósfera terrestre, desde el punto 1 de Lagrange, comúnmente conocido como L1. L1, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, es un punto en el espacio donde la atracción gravitatoria de la Tierra y el Sol es igual y opuesta, lo que significa que el Observatorio Carruthers Geocorona permanecerá en una posición orbital estable mientras lleva a cabo su misión científica.

El Observatorio Carruthers Geocorona está dirigido por la Investigadora Principal Lara Waldrop en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y es administrado por la División de Heliofísica de la NASA.

"En 2021, la NASA encargó a SDL que desarrollara y probara dos cámaras FUV para la misión Carruthers a fin de avanzar en nuestra comprensión de la exosfera", dijo Bennett Keller, gerente del programa Carruthers de SDL. "Esta capa de la atmósfera de la Tierra no se comprende bien, y las cámaras construidas por SDL desempeñarán un papel crucial en la recopilación de datos para determinar su tamaño, forma, densidad y cómo interactúa con la Tierra y el espacio".

SDL también está construyendo dos ruedas de filtros para la misión, una para cada cámara. Las ruedas de filtros permiten que las cámaras examinen diferentes bandas de frecuencia de luz FUV, cada una de las cuales puede revelar matices del comportamiento de la atmósfera.

La exosfera se extiende desde una altitud de unos 500 kilómetros sobre la superficie de la Tierra hasta el borde del espacio, que está a unos 10.000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. La exosfera está compuesta principalmente de gas hidrógeno y helio junto con trazas de otros elementos como oxígeno y nitrógeno. También es la región donde muchas naves espaciales orbitan la Tierra y desempeña un papel fundamental en la protección del planeta contra el viento solar y otras radiaciones dañinas del espacio.

El aire es extremadamente delgado en la exosfera y las moléculas de gas están muy separadas. A esta altitud, la gravedad de la Tierra es muy débil y las moléculas ya no se mantienen en su lugar. Además, los elementos de la exosfera se descomponen con la luz solar. Debido a estas condiciones, los átomos pueden escapar al espacio y la exosfera se mezcla gradualmente con el frío vacío del espacio. Las cámaras que SDL está construyendo para la misión Carruthers se centrarán en observar este proceso natural de escape atmosférico.

El escape atmosférico desempeñó un papel importante en el agotamiento de la atmósfera de Marte y la pérdida de agua de su superficie. Además, el escape atmosférico tiene implicaciones más allá de nuestro sistema solar y afecta la habitabilidad de los exoplanetas. Al estudiar la atmósfera de la Tierra, los científicos pueden ampliar su conocimiento de las atmósferas en el universo más amplio.

El Observatorio Carruthers Geocorona recibió su nombre en honor a George Carruthers, un físico e inventor de la NASA que diseñó la primera cámara ultravioleta lunar utilizada durante la misión Apolo 16 en 1972. Según sus primeros trabajos, los científicos usan cámaras FUV para observar las emisiones de moléculas e iones. en la atmósfera superior de la Tierra que son excitados por la radiación ultravioleta del Sol. Estas emisiones pueden proporcionar información sobre la temperatura, la densidad y la composición de la atmósfera superior, así como sobre los efectos del clima espacial en la región.

"El desarrollo de las cámaras FUV para el observatorio es parte de la larga tradición de SDL de proporcionar a la NASA instrumentos científicos críticos que ayudan a avanzar en nuestra comprensión del universo y protegen la tecnología espacial y los astronautas", dijo Keller. "SDL se enorgullece de trabajar bajo el liderazgo del equipo de Heliofísica de la NASA y el Dr. Waldrop en esta misión sin precedentes".

Planeado para su lanzamiento en 2025, el Observatorio Carruthers Geocorona compartirá un viaje al espacio con la Sonda de aceleración y mapeo interestelar de la NASA.

Con sede en el Campus de Innovación de la Universidad Estatal de Utah en North Logan, UT, el Laboratorio de Dinámica Espacial es una organización sin fines de lucro y un Centro de Investigación Afiliado a la Universidad del Departamento de Defensa propiedad de la USU. Más de 1000 ingenieros, científicos, profesionales de negocios y estudiantes empleados dedicados de SDL resuelven los desafíos técnicos que enfrentan las fuerzas armadas, la comunidad científica y la industria, y respaldan la visión de la NASA de explorar los secretos del universo en beneficio de todos. SDL tiene oficinas de campo en Albuquerque, NM; Chantilly, VA; Dayton, Ohio; Huntsville, Alabama; Ogden, UT; y Stafford, VA. Para obtener más información, visite www.sdl.usu.edu.

Las cámaras ultravioleta de Carruthers se ven en esta foto del 20 de marzo de 2023 ensambladas en una sala limpia de SDL en el Campus de Innovación de la USU para mantener la óptica de la cámara libre de contaminación. Tres segmentos del chasis de la cámara se apilan y sujetan juntos durante el montaje final. Los componentes electrónicos de la cámara son visibles dentro del chasis. (Crédito de la foto: SDL/Allison Bills)

eric warrenDirector, Relaciones PúblicasLaboratorio de Dinámica Espacial 435-881-8439 [email protected]

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