Hummerin silmin aurinkotuulta tarkkailemaan

Aurinkotuuli eli Auringosta puhaltava sähköisesti varattujen hiukkasten virtaus saa aikaan avaruusmyrskyjä Maan läheisyydessä. Ne ovat haitaksi satelliiteille ja vaaraksi astronauteille.

Uudella havaintolaitteella pystytään tarkkailemaan aurinkotuulen ja neutraalin kaasun vuorovaikutusta, jonka tuloksena syntyy "pehmeää" eli pitkäaaltoista röntgensäteilyä.

Aurinkotuuli koostuu suurimmaksi osaksi protoneista, mutta siinä on myös raskaita ioneja, joilla on suuri energia. Kun tällaiset ionit törmäävät kaasuatomeihin ja -molekyyleihin, ne virittyvät ja lähettävät röntgensäteilyä.

Säteilyn havaitsemiseen kehitetty "hummerinsilmäoptiikka" perustuu nimensä mukaisesti tuon suurikokoisen äyriäisen näköelimiin. Uudenlaisen kameran linssit ovat kaarevia lasineliöitä, jotka vastaavat muodoltaan 150 senttimetrin läpimittaisen pallon pintaa. Lasin läpi kulkee hyvin pieniä neliönmuotoisia "huokosia", joiden sivun pituus on ainoastaan 20 mikronia eli metrin miljoonasosaa. 

Tällainen rakenne keskittää röntgensäteilyn polttotasoon, jonka etäisyys linssistä on puolet kuvitellun pallon säteestä. Uudenlaisella optiikalla saadaan aikaan laaja näkökenttä, minkä ansiosta on mahdollista tarkkailla esimerkiksi aurinkotuulen ja Maan magneettikentässä olevan kaasun vuorovaikutusta globaalisti.

"Kaikki avaruussääilmiöitä Maan läheisyydessä aiheuttava energia on peräisin aurinkotuulesta, joten uuden havaintomenetelmän antamien tietojen avulla on mahdollista suojata paremmin avaruuslaitteita, erityisesti geosynkronisia satelliitteja, jotka välittävät esimerkiksi kännykkäpuheluita", kehitystyötä johtanut Michael Collier sanoo.

Euroopan avaruusjärjestö ja Kiinan tiedeakatemia suunnittelevat SMILE-satelliittia (Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer), joka tarkkailisi aurinkotuulen, Maan magnetosfäärin ja ionosfäärin vuorovaikutusta. Siihen kaavaillaan kameraa, jossa on "hummerinsilmäoptiikka".

Samaa tekniikkaa on mahdollista soveltaa myös nanosatelliiteissa, joilla on massaa ainoastaan muutama kilo. Esimerkiksi CubeSatiin mahtuu 10 x 10 x 10 senttimetrin kokoisia mittalaitteita. Uuden optiikan turvin voidaan toteuttaa edullisia tutkimusprojekteja, joilla saadaan merkittäviä tieteellisiä tuloksia. 

Pehmeää röntgensäteilyä syntyy myös muiden Aurinkokunnan kappaleiden lähettyvillä, joten jatkossa optiikkaan perustuvia kameroita saatetaan käyttää myös muita planeettoja ja esimerkiksi komeettoja tutkivissa luotaimissa.  

Havaintolaitteesta kerrottiin Review of Scientific Instruments -lehdessä.

Kuva: NASA


Juttuja samasta aiheesta