De Ionospheric Connection Explorer (ICON) onderzoekt de ionosfeer

De Ionospheric Connection Explorer (ICON) onderzoekt de ionosfeer
Een artist impression van de ruimtesonde ICON aan het werk op de grens van Aarde en de ruimte.
Credit: NASA Goddard’s Conceptual Image Lab/B. Monroe

Helemaal aan de buitenzijde van de Aardse atmosfeer bevindt zich een nog redelijk onbekende laag die we de ionosfeer noemen. De Ionospheric Connection Explorer (ICON) van de NASA moet de eerste ruimtemissie worden die dit gebied gaat onderzoeken.

De ontwikkeling van ICON begon in 2013 samen met de aanvullende Global-scale Observations of the Limb and Disk (GOLD)-missie. Beide missies maken deel uit van het Heliophysics Explorer Programma van de NASA. Beide ruimtesondes zullen de ionosfeer bestuderen. De ionosfeer is een belangrijke laag van onze atmosfeer op een hoogte van 50 tot 1000 kilometer boven het aardoppervlak.

ICON is 193 centimeter groot en heeft een diameter van 106 centimeter. De ruimtesonde weegt 287 kilogram. De missie wordt uitgevoerd door onderzoekers van de universiteit van Berkeley in Californië.

Wat is de ionosfeer?

Atomen en moleculen in de ionosfeer worden door de straling van de Zon gebombardeerd waardoor ze in hun afzonderlijke deeltjes splitsen; dit zijn protonen en elektronen. Dit proces wordt ionisatie genoemd en daar komt ook de naam van deze atmosferische laag vandaag.

Veel satellieten draaien in de ionosfeer om de Aarde heen. Ook het International Space Station bevindt zich in de ionosfeer. Het is ook het gebied waar mooie gloeiende aurorae zichtbaar zijn die ontstaan als geladen deeltjes van de Zon reageren met het magnetische veld van de Aarde.

De ionosfeer is constant in beweging. Tijdens de dag verbreekt de straling van de Zon voortdurend de verbindingen tussen protonen en elektronen. Maar als de Aarde draait en de ionosfeer niet meer wordt verlicht hebben de deeltjes de gelegenheid om langzaam weer te verbinden. Dit zorgt voor een steeds veranderend en turbulent gebied. De Zon produceert regelmatig grote uitbarstingen van straling en geladen deeltjes die we zonnestormen noemen en ook die zorgen voor instabiliteiten in de ionosfeer.

Lange tijd dachten wetenschappers dat de Zon verantwoordelijk was voor de veranderingen in de ionosfeer maar recent onderzoek heeft aangetoond dat een groot deel van de variabiliteit in dit gebied plaatsvindt zelfs als de Zon relatief rustig is en geen zonnestormen produceert. Weerpatronen op Aarde blijken gerelateerd te zijn aan fluctuaties in de ionosfeer.

De sleutel tot communicatie

De ionosfeer is belangrijk voor de communicatie op onze planeet. Radiogolven die voor de navigatie worden gebruikt worden vaak door de atmosfeer gestuurd en GPS-satellieten, die hoog boven de ionosfeer rond de Aarde vliegen, moeten hun signalen door deze turbulente laag sturen. Delen van de ionosfeer kunnen zich als bubbeltjes in een lens gedragen of als krasjes op een spiegel waardoor ze het signaal kunnen verstoren waardoor dit onbegrijpelijk of onbruikbaar wordt.

De ICON gaat daarom voortdurend een gebied tussen 100 en 500 kilometer hoogte in de gaten houden om te zien hoe de ionosfeer verandert als reactie op zowel de atmosfeer van de Aarde als de inkomende straling van de Zon. Hiervoor zijn er vier verschillende instrumenten aan boord.

De Michelson Interferometer for Global High-resolution Thermosperic Imaging (MIGHTI) zal kijken naar deeltjes in het laagste gebied van de ionosfeer en neemt de interactie van deze deeltjes en de aardse weersystemen waar. Het instrument is door het Naval Research Laboratory in Washington gebouwd.

De universiteit van Texas in Dallas bouwde de Ion Velocity Meter (IVM). Dit instrument meet de snelheid van geladen deeltjes zoals protonen en elektronen en kijkt he ze bewegen als reactie op de ionosferische winden.

De universiteit van Berkeley in Californië bouwde zowel het Extreme Ultraviolet (EUV)– als het Far Ultraviolet (FUV)-instrument. Beide instrumenten maken opnames van de ionosfeer die wetenschappers kunnen gebruiken om de dagelijkse veranderingen te bestuderen.

Een vertraagde start

Oorspronkelijk had ICON eind 2017 met een Pegasus XL-raket gelanceerd moeten worden. Een Pegasus XL-raket wordt vanaf een vliegtuig gelanceerd en ontsteekt daarna zijn motoren om kleine satellieten in de ruimte te brengen. Maar de problemen met de Pegasus XL hebben tot voortdurende vertragingen geleid. De meest recente lancering was voorzien voor 7 november 2018 maar deze poging werd afgebroken toen men een nog onbekend probleem met de raket ontdekte.

NASA en Northrop Grumman, de bouwer van de Pegasus bestuderen nog steeds de afwijkende gegevens die tijdens de afgebroken lancering van 7 november zijn verzameld. Als dit onderzoek is afgerond zal er een nieuwe lanceerdatum bekend gemaakt worden. De ICON is verder helemaal in orde en staat volgens de NASA te popelen om aan het werk te kunnen gaan.

Eerste publicatie: 1 december 2018