Syyskuussa 2012 tutkijat, joilla oli äskettäin laukaissut Van Allen Probes, saivat luvan käynnistää yksi instrumenteistaan vain kolmen päivän avaruudessa sen sijaan, että olisivat odottaneet viikkoja, kuten oli suunniteltu. He halusivat ottaa käyttöön Relativistisen elektroniprotoniteleskoopin (REPT), jotta sen havainnot olisivat päällekkäisiä toisen SAMPEX-nimisen (Solar, Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer) -tehtävän kanssa, joka oli pian poistumassa kiertoradalta ja palaamassa takaisin Maan ilmakehään.
Nyt he ovat erittäin iloisia, koska tapahtui jotain, mitä kukaan ei ollut koskaan ennen nähnyt. Van Allenin säteilyvyöhykkeisiin, jotka ympäröivät maata, muodostui aiemmin tuntematon kolmas säteilyvyö. Tiedemies katseli - epäuskoisena - kun heidän tietonsa osoittivat ylimääräisen vyön muodostuvan ja katoavan yhtäkkiä, kuin se olisi leikattu pois veitsellä. He eivät ole vielä nähneet kolmannen vyön uusiutumista.
'Ensin luulimme, että välineemme eivät toimi oikein', sanoi Dan Baker, Van Allen Probes -tiimin jäsen Coloradon yliopistosta Boulderista, 'mutta huomasimme nopeasti, että näemme todellisen ilmiön.'
Tapahtui, että vähän ennen REPT:n kytkemistä päälle Auringon aktiivisuus oli lähettänyt maapalloa kohti energiaa, joka sai säteilyvyöhykkeet turpoamaan. Energiset hiukkaset asettuivat sitten uuteen kokoonpanoon, jossa näkyi ylimääräinen, kolmas hihna, joka ulottuu avaruuteen.
'Viidentenä päivänä REPT oli päällä, pystyimme piirtämään havaintojamme ja seuraamaan kolmannen säteilyvyöhykkeen muodostumista', sanoo Shri Kanekal, operaation apulaistutkija. 'Kolmas vyö säilyi kauniisti, päivästä toiseen, viikosta viikkoon, neljä viikkoa.'
Tämä kaavio näyttää Relativistisen elektroni-protoniteleskoopin (REPT) laitteiden keräämät energiset elektronitiedot Van Allen Probes -kaksoissatelliiteista epäkeskisillä kiertoradoilla Maan ympäri 1. syyskuuta 2012 - 4. lokakuuta 2012 (vaaka-akseli). Se näyttää kolme erillistä energiakanavaa (mitattu megaelektronivolteina tai MeV). Kolmas vyön alue (keltainen) ja toinen rako (vihreä) on korostettu, ja ne ovat olemassa, kunnes koronaalisen massan poisto (CME) tuhoaa ne lokakuun 1. päivänä. Kummankin pystyakseli on L*, käytännössä maan etäisyys säteet, joilla magneettikenttäviiva leikkaa magneettisen ekvatoriaalisen tason. Luotto: LASP
Sen jälkeen, kun ne löydettiin vuonna 1958, olemme tienneet, että Van Allenin säteilyvyö koostuu kahdesta donitsinmuotoisesta kerroksesta energeettisesti varautuneita hiukkasia maapallon ympärillä, joita sen magneettikenttä pitää paikallaan.
Tiedemiehet yhdistävät nyt näkemäänsä uusiin säteilyvyöhykkeisiin – alue, joka voi joskus turvota dramaattisesti vastauksena Auringosta tulevaan energiaan, vaikuttaa satelliitteihin ja avaruusaluksiin tai aiheuttaa mahdollisia uhkia ihmisen avaruuslennolle.
Vyöhykkeet ovat tavallisesti 200–60 000 kilometriä Maan yläpuolella; uusi rengas oli paljon kauempana.
Elokuun 30. päivänä 2012 Radiation Belt Storm Probes -operaationa käynnistetyt kaksoisluotaimet nimettiin uudelleen vöiden löytäjän, astrofyysikko James Van Allenin kunniaksi. Hihnojen havainnot ovat osoittaneet, että ne ovat dynaamisia ja salaperäisiä. Tämän tyyppistä dynaamista kolmihihnaista rakennetta ei kuitenkaan koskaan nähty tai edes harkittu teoriassa.
Koronaalinen massapurkaus (CME) Auringosta 31. elokuuta 2012, tapahtuma, joka aiheutti kolmannen renkaan muodostumisen Van Allenin säteilyvyöhykkeille. Kiitos: NASA
Antureiden Energetic Particle, Composition ja Thermal Plasma (ECT) -instrumenttisarja on suunniteltu auttamaan ymmärtämään, kuinka elektronipopulaatiot, jotka liikkuvat lähes valon nopeudella ja läpäisevät ioneja avaruudessa, muodostavat tai muuttuvat vasteena vaihteleviin energiasyötteisiin. auringosta.
Tiimi on jo oppinut kirjoittamaan Van Allenin vyöstä tunnetun oppikirjat uudelleen.
'Nämä tapahtumat, jotka olemme tallentaneet, ovat poikkeuksellisia ja antavat meille mahdollisuuden hioa ja vahvistaa teorioitamme hihnan dynamiikasta tavalla, joka johtaa niiden käyttäytymisen ennustettavuuteen', sanoi astrofyysikko Harlan Spence, ECT:n päätutkija. tärkeä avaruussään ymmärtämisen kannalta ja viime kädessä astronautien ja avaruusalusten turvallisuuden kannalta, jotka toimivat näin vaarallisella geoavaruuden alueella.'
Tänään pidetyssä lehdistötilaisuudessa tiimiltä kysyttiin, miksi tätä kolmatta rengasta ei ollut koskaan havaittu aiemmin.
'Meillä ei ole koskaan aikaisemmin ollut kykyä nähdä jotain tällaista', sanoi Nicky Fox, Van Allen Probes -projektin apulaistutkija. 'Se, että saimme niin hämmästyttävän löydön muutaman päivän sisällä niiden käynnistämisestä, meillä on edelleen mysteereitä selvitettävänä ja selittävänä. Van Allen -luotaimet ovat osoittaneet, että NASAn tekniikan ja havaitsemisen edistyminen on jo vaikuttanut lähes välittömästi perustieteeseen.
Baker lisäsi: 'Kuten filosofi Yogi Bera sanoi kerran, voit havaita paljon pelkästään katsomalla. Tämä osoittaa, että kun avaat uudet silmät universumille, voit aina löytää uusia asioita.
Tiimi pyrkii ymmärtämään, mitä kolmas rengas tarkoittaa astronauteille ja satelliiteille, vaikka uusi rengas on kauempana, maapallon kiertoradan alueet ovat magneettisesti yhteydessä muodostuneeseen uuteen alueeseen.
'Tästä lisää ja hihnan ymmärtäminen on tärkeää parempien mallien saamiseksi ja avaruusalusten eliniän ennustamisen kannalta', Fox sanoi.
'Avaruussää vaikuttaa renkaisiin, satelliitteihin ja avaruusasemaan', sanoi Mona Kessel, Van Allen Probes -ohjelman tutkija. 'Emme täysin ymmärrä, mitä olemme nähneet, mutta mallinamme sitä ja yritämme koota tämän kaiken yhteen, joten pysy kuulolla.'
Ryhmä on julkaissut artikkelin Science-lehdessä.
Lisätietoja: NASA , U New Hampshiren yliopisto
