Když na obloze září polární záře, tak vysoko nad polárními oblastmi planety Země protékají horními vrstvami atmosféry intenzivní elektrické proudy zvané elektrojety. Tyto aurorální elektrojety posílají kolem pólů každou sekundu přibližně milion ampérů elektrického proudu. Mohou vytvářet jedny z největších magnetických poruch na Zemi a rychlé změny proudů mohou vést k takovým jevům, jako jsou výpadky proudu. V březnu NASA plánuje vynést misi EZIE (Electrojet Zeeman Imaging Explorer), jejímž cílem je zjistit více o těchto silných proudech v naději, že se nakonec podaří zmírnit dopady takového vesmírného počasí na lidi na Zemi.

Výsledky z mise EZIE pomohou NASA lépe porozumět dynamice vztahu Slunce se Zemí a zlepšit predikce nebezpečných projevů kosmického počasí, které mohou ohrožovat astronauty i družice a vyvolat i výpadky dodávek elektřiny. Misi EZIE tvoří tři CubeSaty, jejichž velikost NASA přirovnává k příručním kufříkům. Družice poletí po polární dráze ve formaci za sebou jako korálky na šňůrce ve výšce 550 kilometrů a budou se dívat dolů na elektrojety, které proudí asi 100 km nad Zemí v elektrifikované vrstvě zemské atmosféry zvané ionosféra.

Při každém oběhu kolem Země budou družice EZIE mapovat elektrojety, aby odhalily jejich strukturu a vývoj. Jelikož družice poletí za sebou, bude každé místo opět navštíveno další družicí za 2 – 10 minut. Vědci tak budou moci pozorovat, jak se elektrojety vyvíjí. Dřívější pozemské experimenty i družice už elektrojety pozorovaly. Vědci tak zjistili, že jde o malou součást rozsáhlého elektrického obvodu, který se táhne 160 000 km od Země do vesmíru. Po celá desetiletí však vědci diskutovali o tom, jak tento celkový systém vypadá a jak se vyvíjí. Tým mise očekává, že EZIE tuto debatu vyřeší.

„To, co bude EZIE dělat, je jedinečné,“ říká Larry Kepko, vědec z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu zapojený do mise EZIE a dodává: „EZIE je první misí, která je vyhrazena exkluzivně ke studiu elektrojetů a bude tak činit s kompletně novou měřící technikou.“ Zmíněná nová metoda obnáší hledání mikrovlnných emisí z molekul kyslíku zhruba 16 km pod elektrojety. Za běžných okolností molekuly kyslíku vyzařují mikrovlny s frekvencí 118 GHz. Ovšem elektrojety vytvářejí magnetické pole, které může rozdělit tuto 118 gigahertzovou emisní čáru v procesu zvaném Zeemanovo štěpení. Čím silnější je magnetické pole, tím více se čára rozdělí.

Každá ze tří družic EZIE nese přístroj MEM (Microwave Electrojet Magnetogram) k pozorování Zeemanova efektu a měření síly a směru magnetických polí elektrojetů. Každý z těchto přístrojů postavených na kalifornské Jet Propulsion Laboratory, bude pomocí čtyř antén namířených pod různými úhly zkoumat magnetická pole podél čtyř různých drah, po kterých bude EZIE obíhat. Technologie využitá v přístrojích MEM byla původně vytvořena pro studium zemské atmosféry a počasí. Inženýři v JPL dokázali zmenšit velikost rádiových detektorů, aby se vešly do malých družic včetně misí TEMPEST-D a CubeRRT. Kromě toho také vylepšili díly, které se starají o separaci specifických vlnových délek.

Elektrojety protékají oblastí, která se těžko studuje přímo, protože pro vědecké balóny je to moc vysoko, ale pro družice zase moc nízko. „Využití Zeemanovy techniky k dálkovému mapování magnetických polí indukovaných proudem je skutečně převratným přístupem k získání těchto měření ve výšce, která je notoricky známá jako obtížně měřitelná,“ říká Sam Yee, hlavní řešitel mise EZIE z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory v marylandském Laurelu. Mise také zapojuje do svého výzkumu zájemce z řad veřejnosti. Ti distribuují desítky sad magnetometrů EZIE-Mag studentům v USA a dobrovolníkům po celém světě, aby mohli porovnávat pozorování EZIE s pozorováními ze Země. „Vědci z EZIE budou shromažďovat údaje o magnetickém poli shora a studenti budou sbírat údaje o magnetickém poli ze země,“ uvedla Nelli Mosavi-Hoyer, vedoucí projektu EZIE v APL.

Družice EZIE mají být vyneseny z Vandenbergovy základny raketou Falcon 9 v rámci sdílené mise Transporter-13. Mise bude vypuštěna v období takzvaného slunečního maxima, tedy fáze v jedenáctiletém slunečním cyklu, kdy je sluneční aktivita silnější a častější. Pro vědecký výzkum mise EZIE je to výhoda. „Je lepší startovat během slunečního maxima,“ vysvětluje Kepko a dodává: „Elektrojety reagují přímo na sluneční aktivitu.“ Mise EZIE bude také spolupracovat s další astrofyzikální misí agentury NASA, která se jmenuje PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere). Ta má startovat začátkem března a bude studovat, jak se z materiálu ve vnější sluneční atmosféře stává sluneční vítr.

Podle Yeeho mise EZIE nejenže umožňuje vědcům řešit zajímavé otázky, na které se nedařilo odpovědět po celá desetiletí, ale také ukazuje, že velké vědy lze dosáhnout nákladově efektivně. „Využíváme nové možnosti CubeSatů,“ doplňuje jej Kepko a dodává: „Takováto mise by se před deseti lety nemohla uskutečnit. Posouvá hranice toho, co je možné. Je úžasné pomyslet na to, co objevíme.“

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/…Zeeman_Imaging_Explorer_%28EZIE%29_Mission_%28SVS14542_-_New_EZIE_STILL_3SATs%29.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Electrojet_Zeeman_Imaging_Explorer_%28EZIE%29_Mission_%28SVS14542_-_Ezie_STILL_A%29.jpg
https://blogs.nasa.gov/ezie/wp-content/uploads/sites/346/2024/09/EZIE_BCT_1.jpg?w=840