SpaceX доставляє супутники TRACERS для NASA, щоб вивчати космічну погоду
Огляд місії та деталі запуску
24 липня 2025 року о 8:45 за тихоокеанським літнім часом ракета Falcon 9 Block 5 компанії SpaceX успішно стартувала з бази Ванденберг, доставивши два ідентично обладнані супутники NASA на висоту 590 км в полярну орбіту з нахилом 97,6°. Двигуни Merlin 1D+ забезпечили тягу у 1,7 мільйона фунтів під час запуску, гарантуючи, що супутники потраплять на траєкторію, оптимізовану для проходження через північні та південні полярні кути Землі. Запуск, спочатку запланований на 23 липня, був відкладений на добу через відключення електропостачання, яке вплинуло на контроль повітряного руху в Тихому океані, що підкреслило швидкість реагування SpaceX та їх здатність до швидкого виконання запусків.
Наукові цілі та магнітне рекомбінація
Місія TRACERS (Супутники для дослідження рекомбінації та електродинаміки полярних куточків) має на меті дослідити магнітну рекомбінацію — основний процес в плазмі, що викликає полярні сяйва та геомагнітні бурі. Коли сонячний вітер, що рухається зі швидкістю до 1 мільйона миль на годину, стикається з магнітосферою Землі, переплетення сонячних та земних магнітних полів створює локалізовані струми. Коли ці лінії розриваються і знову з’єднуються, вони прискорюють електрони та іони до майже релятивістських швидкостей у полярні кути, що спричиняє сяйва та викликає космічні погодні явища, здатні порушити GPS, комунікаційні мережі та електромережі.
“Розуміння того, як рекомбінація передає енергію з сонячного вітру в магнітосферу, є критично важливим для покращення наших прогнозів космічної погоди”, — зазначив Джо Вестлейк, директор відділу геліофізики NASA.
Технічні характеристики супутників TRACERS
- Маса: ~150 кг на супутник (сухий), 220 кг з повним паливом
- Розміри: 1,2 м × 0,8 м × 0,6 м (коробкоподібний кузов)
- Потужність: середня 300 Вт, забезпечується сонячними батареями на основі арсенід-галлію
- Привід: холодногазові двигуни для утримання позиції та контролю формації
- Контроль орієнтації: стабілізація по трьом осям за допомогою реакційних коліс та зіркових трекерів
- Передача даних: 150 Мбіт/с через S-діапазон та Ka-діапазон до супутників TDRS NASA та комерційних ретрансляторів
- Обробка на борту: радіаційно стійкий процесор RAD750, 128 ГБ твердотільного накопичувача
Кожен супутник обладнаний чотирма основними науковими приладами:
- Флюксгейт магнітометр, що вимірює постійні магнітні поля від 0,1 нТ до 1000 нТ з роздільною здатністю 0,01 нТ.
- Двопробний електричний прилад для вимірювання до 2 кГц, що дозволяє фіксувати швидкі електричні коливання.
- Електростатичні аналізатори для електронів (30 еВ–30 кеВ) та іонів (50 еВ–50 кеВ) з 3D охопленням кута нахилу.
- Пакет швидких плазмових хвиль, що виявляє хвильові режими від 1 Гц до 1 МГц, важливий для діагностики перетворення енергії.
Вплив на прогнозування космічної погоди
Протягом першого року TRACERS виконає приблизно 3000 перетворень, фіксуючи часову та просторову еволюцію подій рекомбінації. Корелюючи дані в реальному часі з місіями DSCOVR та Solar Orbiter, дослідники зможуть вдосконалити магніто-гідродинамічні (МГД) та моделі частинок у клітині (PIC). Поліпшене прогнозування геомагнітних бур може допомогти зменшити економічні втрати — наприклад, 500 мільйонів доларів США збитків в аграрному секторі через погіршення GPS минулого року — та захистити критично важливу інфраструктуру.
Прогрес у аналізі даних та інсайти на основі ШІ
Обсяги даних від двох супутників генерують тербайти даних з часовими мітками щомісяця. Щоб впоратися з цим, Центр космічних польотів Годдарда NASA розгортає машинне навчання на суперкомп’ютері Pleiades, використовуючи згорткові нейронні мережі для виявлення підписів рекомбінації в спектрограмах магнітних та електричних полів. Первинні випробування з даними місії MMS (Магнітосферні мультискейл) досягли точності виявлення понад 95%. Більший обсяг даних TRACERS дозволить навчити більш стійкі моделі, що забезпечить майже миттєві сповіщення для операторів електромереж та супутникових угруповань.
Додаткові вантажі та технологічні демонстрації
На борту тієї ж ракети Falcon 9 було п’ять додаткових вантажів:
- PExT (Полілінгвальний експериментальний термінал): демонстраційний комунікаційний проект, спонсорований NASA, здатний динамічно перемикатися між мережами TDRS, SES O3b та Viasat.
- Athena EPIC: модульна супутникова платформа від NovaWurks, що містить інфрачервоний радіометр для вимірювання виходу енергії Землі для кліматичних досліджень.
- REAL (Аналізатор електронів радіаційного поясу): CubeSat, що досліджує динаміку поясу Ван Аллена та ін’єкції електронів високої енергії.
- LIDE: експеримент ESA з 5G, що тестує пряму комунікацію в діапазоні Ka з наземними мережами 5G.
- П’ять мікросупутників Skykraft для розширення сервісу відстеження повітряного руху та голосової передачі в віддалених районах.
Вплив на індустрію та майбутні архітектури супутників
Місія TRACERS та її додаткові вантажі демонструють перехід до спільних запусків та модульних архітектур кузовів. Зниження витрат та скорочення циклів інтеграції заохочують комерційних постачальників, таких як Millennium Space Systems та NovaWurks, до інновацій у дизайні малих супутників, обслуговуванні на орбіті та міжмережевих комунікаціях. Ці тенденції лежать в основі майбутньої комунікаційної мережі Artemis NASA та майбутньої місії SMILE ESA, що сприяє новій епосі спільних досліджень у галузі геліофізики.
Висновок та перспективи
Здійснюючи паралельні вимірювання в полярних куточках Землі, TRACERS заповнить критичні прогалини в нашому розумінні магнітної рекомбінації та її ролі в космічній погоді. У поєднанні з передовими аналітичними технологіями на основі ШІ та зростаючим набором міжнародних місій, ці інсайти обіцяють підвищити прогностичні можливості, захищаючи супутники, енергетичні системи та навігаційні служби на Землі. З прискоренням темпів запусків та углибленням комерційних партнерств наступне десятиліття може призвести до того, що прогнозування космічної погоди стане настільки ж звичним, як і метеорологія на Землі.