Ballons fliegen über der Antarktis können helfen, Strahlung Rätsel zu lösen


Der Planet ist umgeben von zwei riesigen, schwankende Donut-förmigen Zonen von Protonen und Elektronen als der Van Allen-Strahlungsgürtel bekannt gemacht. Die geladenen Teilchen in diesen Zonen kann beschädigen empfindliche Elektronik auf Raumschiff wie für global positioning System (GPS) und Kommunikation verwendet und können verletzen Menschen im Raum.

"Wahrscheinlich das interessanteste für mich über die Strahlungsgürtel wie Variable Region ist", sagte Physiker Robyn Millan am Dartmouth College SPACE.com. "Während der geomagnetischen Stürme sehen wir geladene Teilchen auf wirklich hoch, relativistische Energien beschleunigt, nahe der Lichtgeschwindigkeit reisen. Die Anzahl dieser Teilchen kann an einem Tag oder weniger um den Faktor 1.000 erhöhen. Wir oft denken nicht an die Erde als eine effiziente Teilchenbeschleuniger wie exotische Objekte wie schwarze Löcher oder Supernovae, aber es ist, und es liegt direkt vor unserer Haustür, so wir wirklich die Prozesse im Detail zu studieren."

"Ebenso spannend wie die Beschleunigung von Teilchen die schnelle Aufzehrung der Strahlung Riemen, die wir beobachten", ergänzte Millan. "Die gesamte Strahlengürtel können fast in Sachen einen Tag oder sogar weniger verschwinden." [Top 10 Offenbarungen des Raumfahrtzeitalters]

Partner-Missionen

Um besser zu verstehen, diese Strahlungsgürtel (und vielleicht diese Risiken zu vermindern), sind Wissenschaftler Satelliten und Luftballons bereitstellen. Die Mission der NASA Strahlung Riemen Raumsonden (RBSP) soll zwei Raumfahrzeuge im Jahr 2012 auf sitzen im Raum über dem Äquator und geladene Teilchen konzentriert entlang Magnetlinien, starten die Regen nach unten in die Atmosphäre nach der magnetischen Feldlinien zu ihrer Unterseite an den Polen, und Röntgenstrahlen erzeugen.

"Eine der wichtigsten Herausforderungen des RBSP werden zu unterscheiden zwischen den Horden von Theorien, die versuchen zu erklären, warum das Riemen-Wachs und schwinden im Laufe der Zeit", sagte Forscher David Sibeck, Projektwissenschaftler für RBSP bei der NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, in einer Pressemitteilung.

Zur gleichen Zeit fahren Millan ein Projekt namens FAß oder Ballon-Array für RBSP relativistischen Elektronen Verluste, die diese Röntgenstrahlen mit zwei Kampagnen von 20 Ballons für Start von 2012 bis 2014 geplanten Maßnahme. Sie sollen etwa einmal täglich gestartet werden, und bleiben empor 5 bis 10 Tage, ein riesiges Gebiet in den Himmel zu scannen.

Ein Grund, warum Wissenschaftler wollen Luftballons in der Antarktis zu starten ist, dass die Magnetfeldlinien der Erde dort konvergieren. Ebenso wichtig sind langsam kreisenden Windmuster, die jeden Sommer und kann über dem Südpol entstehen Boje bis die Luftballons. (Dezember ist Sommer in der Antarktis).

Ballons zur Rettung

Wenn eine RBSP Sonde etwas Interessantes entdeckt, kann Fass geben Feedback auf, wo die Partikel ging. Mit solchen Teamarbeit können Forscher messen wie viele Partikel aus dem Gürtel gekickt und wie weit sie gehen, so bestimmen, wie grosse eine Wirkung unterschiedliche Phänomene haben. "Das ist etwas hätten wir mehr Mühe mit dem Raumschiff zu tun", sagte Sibeck.

Der erste Test des FASSES begann im Jahr 2008 mit Nutzlasten mit einem Gewicht von nur 50 Pfund (22 kg) mit Ballons etwa 90 Fuß (27 m) breit. Obwohl solche Ballons große klingen mag, viele wissenschaftliche Ballons in der Regel in der Antarktis gestartet haben die Größe eines Fußballfeldes und Nutzlasten von rund 3.000 Pfund (1.360 kg) zu tragen.

Der letzte Test der Lauf des Ballons erfolgte im Dezember letzten Jahres. "Wir hatten gerade zu ziehen sie nach dem Auspacken und einschalten", sagte Millan. "Wir ihre Sonnenkollektoren montiert und mit nur zwei Menschen konnten wir Dinge wirklich schnell fertig bekommen, was nicht immer die einfachste Sache zu tun, wenn in der Antarktis."

Letzten Dezember, dauerte es länger als normal, dass die Winde über den Polen einzurichten. So schwebte der erste Ballon, der ins Leben gerufen wurde direkt nördlich in Richtung Tasmanien. Darüber hinaus könnte es irgendeine Art von Leck, wackelt niedriger jeden Tag und so dass es nie ganz so hoch wie seine beabsichtigte Höhe von etwa 120.000 Fuß (36.576 Meter) gehabt haben.

Dennoch stieg täglich für fünf Tage der Ballon verbissen auf rund 112.000 Füße (34.137 m), den Spitznamen, "Die kleinen Ballon, der könnte." Es "noch einige interessanten Daten zurückgeschickt da es durch eine Röntgen-Aurora flog,", sagte Millan. Ein zweiter Ballon schlug den richtigen Wind Strom, Daten erfolgreich übertragen.

Schweben im wind

Nach jedem Ballon gestartet wird, es bewegt sich langsam durch schwimmende im Wind und Menschen am Boden nicht kontrollieren können anders als mit einem einzigen Befehl um die Mission zu beenden. Diese detoniert eine kleine Explosive, die den Ballon Kabel auf die Nutzlast schneidet, die dann auf den Boden an einem Fallschirm schwebt. Dies war das Schicksal der beiden Test-Ballons im Dezember ins Leben gerufen, obwohl sie leid, aber zu senken, die kleine Ballon, die könnte.

"Wir wollten sehen, wie weit es gehen würde, aber es war so weit im Norden, die wir waren immer in der Nähe von australischen Luftraum und mussten wir ihn umhauen", sagte Millan. (Die zweite Sprechblase musste ein wenig zu früh durch einen überhitzten Akku geverringert werden.)

Nach diesen Tests können die Forscher nun mit dem Bau der nächsten 40 Ballons. [Video: Ballon Vogelperspektive der Shuttle Discovery Trail]

"Die Testflüge waren sehr hilfsbereit - wir hatten die Gelegenheit, das System durch eine Reihe von Temperaturen auszuüben." Wir fanden auch eine neue Art von Problem, die auftreten können mit unseren Flugakku so jetzt wir etwas Schutz in den Entwurf bauen, die wiederum verhindern ", sagte Millan. "Dies ist einer der großen Vorteile von Ballons--es ist relativ billig zu starten, so können Sie diese Art von Testflügen tun."

Hilfe von meinen Freunden

Neben RBSP-Satelliten der NASA könnten andere Raumschiffe fliegen auch während der Fass-Kampagnen mit Luftballons, wie die Mission der NASA THEMIS, koordinieren die Tätigkeit im Magnetfeld der Erde untersucht; Kanadas orbitale Mission, die Raumstrahlung Analyse ist; Japans ERG Satelliten sowie Russlands Resonanz Mission, die beide richten sich an inneren Erdmagnetosphäre zu studieren.

"Obwohl die Strahlengürtel in den späten 50er Jahren entdeckt wurden, wir hatten nicht den letzten engagierten Weltraummissionen, die detaillierte Physik geht es – jetzt können wir unsere Ballons zu starten, gerade zum richtigen Zeitpunkt, wann eine Konstellation von Raumfahrzeugen sind dort machen qualitativ hochwertige Wissenschaft Messungen, zu studieren" Millan sagte SPACE.com.

Die Forschung hat viele Studenten angeboten, eine Chance, sich zu engagieren.

"Wir hatten haben einen High-School-Schüler, 14 Studenten und acht Doktoranden bereits beteiligt", sagte Millan. "sie haben dazu beigetragen, dass Design und Hardware zu bauen, führte Operationen, haben Präsentationen über das Projekt und werden in der Wissenschaft Datenanalyse teilnehmen. Ich denke, das ist wirklich wichtig für die Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren und für inspirierende Aufregung über die Wissenschaft, "sagte sie. "Immerhin ist es wirklich Spaß, Luftballons zu starten!"

Diese Geschichte wurde von SPACE.com, eine Schwester Website LiveScience zur Verfügung gestellt.

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