NASA-ina sondažna raketna misija će lansirati tri rakete tokom prstenastog pomračenja 2023. u oktobru kako bi proučila kako nagli pad sunčeve svetlosti utiče na našu gornju atmosferu.
Dana 14. oktobra 2023., gledaoci prstenastog pomračenja Sunca u Americi će doživeti da se sunce zatamni na 10% svog normalnog sjaja, ostavljajući samo sjajan „vatreni prsten“ sunčeve svetlosti dok Mesec pomračuje Sunce. Oni koji se nalaze u blizini raketnog poligona Vhite Sands u Novom Meksiku, međutim, mogu takođe primetiti iznenadne svetle pruge preko neba: tragove naučnih raketa, koje jure ka senci pomračenja.
NASA-ina sondažna raketna misija će lansirati tri rakete kako bi proučila kako iznenadni pad sunčeve svetlosti utiče na našu gornju atmosferu. Misiju, poznatu kao Atmosferske perturbacije oko puta pomračenja ili APEP, vodi Aroh Barjatia, profesor inženjerske fizike na Embri-Riddle Aeronautical univerzitetu u Dejtona Biču, Florida, gde on rukovodi Laboratorijom za svemirske i atmosferske instrumente.
Nekih 50 milja gore i dalje, sam vazduh postaje električan. Naučnici ovaj sloj atmosfere nazivaju jonosferom jer je to mesto gde UV komponenta sunčeve svetlosti može da odvoji elektrone od atoma da bi formirala more jona i elektrona koji visoko lete. Sunčeva konstantna energija drži ove međusobno privučene čestice odvojene tokom celog dana. Ali kako sunce zaroni ispod horizonta, mnogi se preko noći ponovo kombinuju u neutralne atome, da bi se ponovo razišli pri izlasku sunca.
Tokom pomračenja Sunca, sunčeva svetlost nestaje i ponovo se pojavljuje na malom delu pejzaža skoro odjednom. U trenu, jonosferska temperatura i gustina padaju, a zatim ponovo rastu, šaljući talase koji se talasaju kroz jonosferu.
„Ako mislite o jonosferi kao o jezercu sa blagim talasima na njemu, pomračenje je kao motorni čamac koji iznenada prođe kroz vodu“, rekao je Barjatija. „To stvara budnicu odmah ispod i iza sebe, a zatim nivo vode na trenutak raste dok se vraća nazad.“
Tokom potpunog pomračenja Sunca u 2017. vidljivog širom Severne Amerike, instrumenti udaljeni stotinama milja izvan putanje pomračenja otkrili su atmosferske promene. Kao i kritična infrastruktura kao što su GPS i komunikacioni sateliti na koje se svakodnevno oslanjamo.
„Sve satelitske komunikacije prolaze kroz jonosferu pre nego što stignu do Zemlje“, rekao je Barjatija. „Kako postajemo sve zavisniji od sredstava zasnovanih na svemiru, moramo da razumemo i modelujemo sve perturbacije u jonosferi.“
U tu svrhu, Barjatija je osmislio misiju APEP, odabravši akronim jer je to i ime božanstva zmije iz drevne egipatske mitologije, neprijatelja božanstva sunca Ra. Rečeno je da je Apep jurio Raa i da ga je svako toliko skoro progutao, što je rezultiralo pomračenjem.
APEP tim planira da lansira tri rakete uzastopno – jednu oko 35 minuta pre lokalnog vršnog pomračenja, jednu tokom vršnog pomračenja i jednu 35 minuta posle. Oni će leteti tik izvan putanje prstenastog oblika, gde mesec prolazi direktno ispred sunca. Svaka raketa će postaviti četiri mala naučna instrumenta koji će meriti promene električnih i magnetnih polja, gustine i temperature. Ako budu uspešna, ovo će biti prva istovremena merenja sa više lokacija u jonosferi tokom pomračenja Sunca.
Barjatia je odabrao zvučne rakete da odgovori na naučna pitanja tima jer mogu precizno odrediti i izmeriti određene regione svemira. Oni takođe mogu da mere promene koje se dešavaju na različitim visinama dok se suborbitalna raketa penje i pada nazad na Zemlju. APEP rakete će vršiti merenja između 45 i 200 milja (70 do 325 kilometara) iznad zemlje duž svoje putanje.
„Rakete su najbolji način da se posmatra vertikalna dimenzija na najmanjim mogućim prostornim razmerama“, rekao je Barjatija. „Mogu da sačekaju da lansiraju u pravom trenutku i istraže niže visine na kojima sateliti ne mogu da lete.
Dok sve raketne instrumente na licu mesta grade Embri-Riddle i Dartmouth College u Nju Hempširu, mnoštvo posmatranja sa zemlje će takođe podržati misiju. Koistraživači iz Laboratorije za istraživanje vazduhoplovstva u vazduhoplovnoj bazi Kirtland u Albukerkiju, Novi Meksiko, prikupiće merenja gustine jonosfere i neutralnog vetra.
Koistraživači iz opservatorije Haistack Instituta Massachusetts Institute of Technologi u Vestfordu, Massachusetts, pokrenuće svoj radar da izmjere jonosferske perturbacije dalje od putanje pomračenja. Konačno, tim učenika iz Embri-Riddle-a će raspoređivati balone na velikim visinama (do 100.000 stopa) svakih 20 minuta da bi izmerio vremenske promene dok pomračenje prolazi. Sva ova merenja će pomoći u modeliranju jonosfere koje vode naučnici sa Univerziteta Kolorado Boulder i Embri-Ridl.
Ovo neće biti jedino lansiranje APEP-a. APEP rakete lansirane u Novom Meksiku biće izvučene i potom ponovo lansirane iz NASA-inog letačkog postrojenja Vallops u Virdžiniji, 8. aprila 2024. godine, kada će potpuno pomračenje Sunca preći preko SAD od Teksasa do Mejna. Aprilska lansiranja su dalje od putanje pomračenja nego za oktobarsko prstenasto pomračenje, ali će predstavljati priliku da se izmeri koliko su rasprostranjeni efekti pomračenja.
Nakon ova dva pomračenja, sledeće potpuno pomračenje Sunca nad susednim SAD je tek 2044., a sledeće prstenasto pomračenje tek 2046. „Moramo da pravimo seno dok sunce sija… ili, pretpostavljam za nauku o pomračenjima, dok ne“, našalila se Barjatja. „Ozbiljno, ovaj skup podataka će otkriti široko rasprostranjene efekte koje pomračenja imaju na jonosferu na najmanjim prostornim razmerama.“
