Med hjälp av data som ursprungligen samlades in för rymdskepps "hushållning" ombord på ESA:s Rosetta- och Mars Express-uppdrag, forskare har avslöjat hur intensiva utbrott av högenergistrålning, känd som kosmiska strålar, beter sig på Mars och i hela det inre solsystemet.

Hushållsdata samlas in av de flesta rymdfarkoster och komponenter, och används av ingenjörsteam för att övervaka rymdfarkosternas hälsa och diagnostisera fel (genom att logga parametrar som komponenttillstånd och "på/av"-status, till exempel). Sådana data skulle kunna kopplas till vetenskapligt intressanta fenomen, och representerar därför en värdefull vetenskapsresurs som förblir mestadels outforskad.

Objekt i rymden träffas regelbundet av laddade partiklar som strömmar in från den bredare Vintergatan, inklusive kosmiska strålar. Kosmiska strålar kan orsaka elektroniska skador om de träffar rymdhårdvara och hotar människors hälsa på besättningsuppdrag till jordens omloppsbana, när astronauter är mindre skyddade från strålning av vår planets atmosfär. Hotet från kosmiska strålar kommer att bli ännu större för besättningsuppdrag som kommer att våga sig längre ut i rymden, till exempel till månen och Mars.

För att hålla koll på rymdfarkostens hälsa, rymduppdrag loggar när kosmiska strålar träffar en omborddator och orsakar minnesfel – något som kallas Error Detection And Correction, eller EDAC.

"Mars Express har samlat in dessa mätningar sedan lanseringen. Vi fick tillgång till data som samlats in sedan 2005, ger oss en fantastisk 15-årig datauppsättning som spänner över nästan hela uppdragets livslängd – en verklig sällsynthet, säger Elise Wright Knutsen, huvudförfattare till den nya studien, tidigare trainee vid ESA:s European Space Research and Technology Centre (ESTEC), och nu på LATMOS/IPSL, Frankrike.

Ett fåtal faktorer påverkar intensiteten av kosmiska strålar vi ser i solsystemet, inklusive var vi befinner oss i solens periodiska 11-åriga aktivitetscykel, och avstånd från solen. "Vi kunde utforska förhållandet mellan sol och kosmisk strålning i detalj tack vare EDAC-data från två framstående ESA-uppdrag:Mars Express och Rosetta, " säger Elise. "Detta är första gången EDAC-data har använts på det här sättet - det har använts tidigare för att utforska kortsiktiga solhändelser, men aldrig på längre sikt."

Elise och kollegor använde EDAC-data från de två uppdragen för att karakterisera hur den kosmiska strålens beteende förändrades under vår sols aktivitetscykel på Mars (genom att jämföra Mars Express EDAC-data med motsvarande data om solfläckar och från jordbaserad övervakning), och att avslöja hur mängden kosmiska strålar som upptäcks i det inre solsystemet varierar med avståndet från solen (genom att jämföra EDAC-data från både Rosetta och Mars Express). Rosetta kretsade runt solsystemet i 10 år – längst bortom Jupiters omloppsbana – innan hon anlände till sin målkomet, samla in data över ett brett spektrum av avstånd från solen.

"Vi fann att kosmiska strålar beter sig väldigt lika med avseende på solen på Mars som de gör på jorden, och är starkt påverkade av solcykeln, ", tillägger Elise. "När solen blir mer aktiv och värd för fler solfläckar, vi ser färre kosmiska strålar, eftersom vår stjärna avleder mer av dem. Dock, denna "anti-korrelation" ses cirka 5,5 månader senare - det är inte omedelbart - och orsaken till denna tidsfördröjning är fortfarande en spännande öppen fråga."

En jämförelse av EDAC-mätningarna från Mars Express och Rosetta visade också att antalet kosmiska strålar ökar med cirka 5 % per "astronomisk enhet (AU)", där en AU är avståndet mellan jorden och solen.

In situ data, särskilt vetenskapliga data, är sällsynt i stora delar av solsystemet, och observationer av strålningen runt andra planetkroppar är relativt sparsamma. Även om rymdfarkoster inte utför rutinmässiga vetenskapliga observationer när de kryssar genom rymden på väg till sin destination, de samlar alltid in hushållsdata.

"Denna studie betonar det enorma värdet av att arkivera den här typen av data, och är ett bra exempel på att använda en rymdfarkost själv som ett vetenskapligt instrument, " säger ESA:s planetforskare Olivier Witasse, medförfattare. "Det här tillvägagångssättet tillåter oss att göra vetenskap utan att en rymdfarkosts kärnforskningsinstrument ens slås på - ett särskilt relevant och spännande alternativ för långa interplanetära kryssningar, när instrument ofta ligger i dvala medan de väntar på uppdraget framför sig.

"Vi kan potentiellt använda alla rymdfarkoster på detta sätt, inte bara de som är utrustade med speciella sensorer. Detta öppnar upp ett nytt område av möjlighet för både nuvarande och kommande ESA-uppdrag att upptäcka ännu mer om rymdmiljön."

Omfånget av avstånd till solen som täcks av EDAC-observationer utökas med ESA:s Gaia, BepiColombo och kommande Juice-uppdrag (JUpiter ICy moons Explorer).

"Galaktisk kosmisk strålmodulering på Mars och bortom mätt med EDACs på Mars Express och Rosetta" av E. W. Knutsen et al. publiceras i Astronomi &Astrofysik .