Space Dynamics Lab baut Kameras, um den Rand des Weltraums zu untersuchen

Wissenschaft und Technologie

15. Mai 2023

Auf diesem Bild vom 20. März 2023 sind SDL-Ingenieure abgebildet, wie sie die beiden fertiggestellten Carruthers-Ultraviolettkameras inspizieren, bevor sie in SDL-Einrichtungen auf dem USU-Innovationscampus Umwelttests unterzogen werden. Umwelttests der Kameras werden bestätigen, dass sie den extremen Turbulenzen beim Start und den Temperaturen im Weltraum standhalten. (Bildnachweis: SDL/Allison Bills)

NORTH LOGAN, Utah – Das Space Dynamics Laboratory der Utah State University baut zwei wichtige Flugkamerasysteme für eine NASA-Raumsonde, die die Schicht der Atmosphäre erforschen soll, wo die Erde auf den Weltraum trifft. Die beiden Far Ultraviolet- oder FUV-Kameras werden als primäre wissenschaftliche Instrumente für das Carruthers Geocorona Observatory dienen.

Das Carruthers Geocorona Observatory wird die Exosphäre – die äußerste Schicht der Erdatmosphäre – vom Lagrange-Punkt 1 aus untersuchen, der allgemein als L1 bezeichnet wird. L1, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, ist ein Punkt im Weltraum, an dem die Anziehungskraft von Erde und Sonne gleich und entgegengesetzt ist, was bedeutet, dass das Carruthers Geocorona Observatory während seiner wissenschaftlichen Mission in einer stabilen Orbitalposition bleibt.

Das Carruthers Geocorona Observatory wird von der Hauptforscherin Lara Waldrop an der University of Illinois Urbana-Champaign geleitet und von der Heliophysics Division der NASA verwaltet.

„Im Jahr 2021 beauftragte die NASA SDL mit der Entwicklung und dem Test von zwei FUV-Kameras für die Carruthers-Mission, um unser Verständnis der Exosphäre zu verbessern“, sagte Bennett Keller, Carruthers-Programmmanager von SDL. „Diese Schicht der Erdatmosphäre ist noch nicht gut verstanden, und die von SDL gebauten Kameras werden eine entscheidende Rolle bei der Datenerfassung spielen, um ihre Größe, Form, Dichte und ihre Wechselwirkungen mit der Erde und dem Weltraum zu bestimmen.“

SDL baut für die Mission außerdem zwei Filterräder, eines für jede Kamera. Mithilfe der Filterräder können die Kameras verschiedene Frequenzbänder des FUV-Lichts untersuchen, die jeweils Nuancen des Verhaltens der Atmosphäre aufdecken können.

Die Exosphäre erstreckt sich von einer Höhe von etwa 500 Kilometern über der Erdoberfläche bis zum Rand des Weltraums, der etwa 10.000 Kilometer über der Erdoberfläche liegt. Die Exosphäre besteht hauptsächlich aus Wasserstoff- und Heliumgas sowie Spuren anderer Elemente wie Sauerstoff und Stickstoff. Es ist auch die Region, in der viele Raumschiffe die Erde umkreisen, und sie spielt eine entscheidende Rolle beim Schutz des Planeten vor Sonnenwind und anderer schädlicher Strahlung aus dem Weltraum.

Die Luft in der Exosphäre ist extrem dünn und die Gasmoleküle sind weit voneinander entfernt. In dieser Höhe ist die Schwerkraft der Erde sehr schwach und die Moleküle werden dadurch nicht mehr an Ort und Stelle gehalten. Darüber hinaus werden Elemente in der Exosphäre durch Sonnenlicht abgebaut. Aufgrund dieser Bedingungen können die Atome in den Weltraum entweichen und die Exosphäre verschmilzt allmählich mit dem kalten Vakuum des Weltraums. Die Kameras, die SDL für die Carruthers-Mission baut, werden sich auf die Beobachtung dieses natürlichen Prozesses der atmosphärischen Flucht konzentrieren.

Der Austritt aus der Atmosphäre spielte eine bedeutende Rolle bei der Erschöpfung der Marsatmosphäre und dem Wasserverlust von seiner Oberfläche. Darüber hinaus hat das Entweichen aus der Atmosphäre Auswirkungen über unser Sonnensystem hinaus und beeinträchtigt die Bewohnbarkeit von Exoplaneten. Durch die Untersuchung der Erdatmosphäre können Wissenschaftler ihr Wissen über Atmosphären im weiteren Universum erweitern.

Das Carruthers Geocorona Observatory wurde zu Ehren von George Carruthers benannt, einem NASA-Physiker und Erfinder, der 1972 die erste Mond-Ultraviolettkamera entworfen hat, die während der Apollo-16-Mission eingesetzt wurde. Basierend auf seinen frühen Arbeiten verwenden Wissenschaftler FUV-Kameras, um Emissionen von Molekülen und Ionen zu beobachten in der oberen Erdatmosphäre, die durch die ultraviolette Strahlung der Sonne angeregt werden. Diese Emissionen können Informationen über die Temperatur, Dichte und Zusammensetzung der oberen Atmosphäre sowie über die Auswirkungen des Weltraumwetters auf die Region liefern.

„Die Entwicklung der FUV-Kameras für das Observatorium ist Teil der langjährigen Tradition von SDL, der NASA wichtige wissenschaftliche Instrumente zur Verfügung zu stellen, die dazu beitragen, unser Verständnis des Universums zu verbessern und weltraumgestützte Technologie und Astronauten zu schützen“, sagte Keller. „SDL ist stolz darauf, unter der Leitung des Heliophysics-Teams der NASA und Dr. Waldrop an dieser beispiellosen Mission zu arbeiten.“

Der Start des Carruthers Geocorona Observatory ist für 2025 geplant und wird gemeinsam mit der Interstellar Mapping and Acceleration Probe der NASA ins All fliegen.

Das Space Dynamics Laboratory hat seinen Hauptsitz auf dem Innovation Campus der Utah State University in North Logan, UT. Es ist eine gemeinnützige Organisation und ein an die USU angeschlossenes Forschungszentrum der USU. Mehr als 1.000 engagierte SDL-Ingenieure, Wissenschaftler, Geschäftsleute und studentische Mitarbeiter lösen technische Herausforderungen, mit denen Militär, Wissenschaft und Industrie konfrontiert sind, und unterstützen die Vision der NASA, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu erforschen. SDL hat Außenstellen in Albuquerque, NM; Chantilly, VA; Dayton, OH; Huntsville, AL; Ogden, UT; und Stafford, VA. Weitere Informationen finden Sie unter www.sdl.usu.edu.

Die Carruthers-Ultraviolettkameras sind auf diesem Foto vom 20. März 2023 zu sehen, wie sie in einem SDL-Reinraum auf dem USU-Innovationscampus zusammengebaut werden, um die Kameraoptik frei von Verunreinigungen zu halten. Bei der Endmontage werden drei Kameragehäusesegmente gestapelt und miteinander verbunden. Die Kameraelektronik ist im Inneren des Gehäuses sichtbar. (Bildnachweis: SDL/Allison Bills)

Eric WarrenDirektor, ÖffentlichkeitsarbeitSpace Dynamics Laboratory 435-881-8439 [email protected]

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