Віками люди захоплювалися полярними сяйвами, які освітлюють небо відтінками зеленого, червоного та фіолетового. Але ці світлові явища символізують не лише красу – вони відображають потужні сили, що формують космічну погоду. Полярні сяйва виникають, коли заряджені частинки Сонця взаємодіють з верхніми шарами атмосфери Землі. Проте ще одна невидима сила також відіграє ключову роль у космічних погодних явищах. Електроджети – це величезні електричні струми, що циркулюють навколо полюсів Землі, переносячи майже мільйон амперів за секунду. Зміни в їхній активності можуть порушувати зв’язок, впливати на супутники та навіть спричиняти відключення електроенергії. Науковці досі мають багато питань щодо того, як формуються ці струми, як вони змінюються та як взаємодіють із магнітним полем Землі. Місія EZIE: вивчення електроджетів Щоб знайти відповіді, NASA готується запустити нову місію – Electrojet Zeeman Imaging Explorer (EZIE). У межах цього амбітного проєкту буде використано три супутники CubeSat для детального дослідження електроджетів. Науковці сподіваються, що спостереження EZIE допоможуть покращити прогнозування космічної погоди, що захистить астронавтів, супутники та енергосистеми на Землі. Електроджети є частиною великої електричної системи, яка простягається на майже 100 000 миль від Землі в космос. Взаємодія сонячного вітру з магнітним полем нашої планети генерує потоки струму, що проходять через верхні шари атмосфери, особливо у полярних регіонах. Ці струми можуть швидко змінюватися, спричиняючи раптові зміни в магнітному полі Землі, з якими наземні системи не завжди можуть впоратися. «EZIE – це перша місія, яка присвячена виключно вивченню електроджетів, і вона застосовує абсолютно нову методику вимірювання», – зазначає Ларрі Кепко, науковий співробітник місії EZIE з Центру космічних польотів Годдарда NASA. Попередні дослідження електроджетів базувалися на наземних спостереженнях та окремих даних супутників. Хоча ці дослідження дали цінну інформацію, вони залишили багато питань щодо поведінки електроджетів. Місія EZIE покликана заповнити ці прогалини та створити більш повну картину їхньої еволюції. Спостереження за поведінкою електроджетів Місія EZIE запустить три невеликі супутники CubeSat, кожен розміром приблизно з ручну валізу, на синхронну орбіту навколо Землі. Вони рухатимуться у формації «перлини на нитці», пролітаючи над полюсами на висоті 350 миль. Кожен супутник спостерігатиме за однією і тією ж ділянкою атмосфери з невеликим часовим зсувом – від двох до десяти хвилин. Це дозволить вченим простежити, як електроджети змінюються за короткі проміжки часу. Кожен CubeSat оснащений Мікрохвильовим електроджетним магнетометром – інструментом, розробленим у Лабораторії реактивного руху NASA, який вимірює силу та напрямок електроджетних струмів. Зазвичай молекули кисню в атмосфері випромінюють мікрохвилі з частотою 118 гігагерц. Але під впливом потужних магнітних полів (як у випадку електроджетів) це випромінювання розщеплюється – явище, відоме як ефект Зеємана. Аналізуючи цей ефект, EZIE зможе визначати поведінку електроджетів у реальному часі. Прорив у науці про космічну погоду Одним із найбільших викликів у вивченні електроджетів є їхнє розташування: вони протікають у ділянці атмосфери, яка занадто висока для повітряних зондів, але надто низька для традиційних супутників. EZIE вирішує цю проблему, використовуючи дистанційні вимірювання, що дозволяють аналізувати електроджети без потреби в безпосередньому проходженні через них. «Використання ефекту Зеємана для картографування магнітних полів струмів – це справжній прорив», – зазначає Сем Йі, головний дослідник місії EZIE з Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Гопкінса. Технологія, використана в EZIE, була вдосконалена в попередніх місіях NASA, таких як TEMPEST-D та CubeRRT, що досліджували земні погодні системи. Глобальна ініціатива з залучення громадськості NASA також залучає студентів та волонтерів до місії EZIE. В межах громадської наукової ініціативи буде розповсюджено десятки магнітометричних наборів серед школярів у США та волонтерів по всьому світу. Учасники будуть вимірювати варіації магнітного поля із землі, що дозволить науковцям порівнювати наземні дані з космічними спостереженнями EZIE. «Науковці EZIE збиратимуть дані з космосу, а студенти – з землі,» – пояснює Неллі Мосаві, керівник проєкту EZIE. Запуск під час сонячного максимуму EZIE буде запущено у березні 2025 року на ракеті SpaceX Falcon 9 з бази Ванденберг у Каліфорнії. Ця місія збігається з піком 11-річного циклу активності Сонця – сонячним максимумом. У цей період сонячні бурі та інші явища посилюють електроджети, що робить їх легшими для вивчення. «Найкраще запускати місію під час сонячного максимуму», – зазначає Кепко. «Електроджети безпосередньо реагують на активність Сонця». Новий етап у моніторингу космічної погоди EZIE працюватиме разом з іншими місіями NASA, такими як PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), яка вивчатиме взаємодію сонячного вітру із Землею. Цей проєкт демонструє важливу роль мінісупутників CubeSat у сучасних дослідженнях космосу. «Ця місія була б неможливою ще десять років тому», – додає Кепко. «Вона розширює межі можливого, і нам не терпиться побачити, що ми відкриємо». EZIE може революціонізувати прогнозування космічної погоди, допомагаючи захистити як технології на орбіті, так і інфраструктуру на Землі.