NASA:s testbäddar för rymdmiljö, eller SET, kommer att skjuta upp i juni 2019 på sitt uppdrag att studera hur man bättre kan skydda satelliter i rymden. SET kommer att åka till rymden på en rymdfarkost från U.S. Air Force Research Lab ombord på en SpaceX Falcon Heavy-raket från NASA:s Kennedy Space Center i Florida.

SET studerar själva rummets natur – som inte är helt tom, men fylld av strålning – och hur det påverkar rymdfarkoster och elektronik i omloppsbana. Energirika partiklar från solen eller rymden kan orsaka minnesskador eller datorstörningar på rymdfarkoster, och med tiden, försämra hårdvaran. SET strävar efter att bättre förstå dessa effekter för att förbättra design av rymdfarkoster, teknik, och operationer, och undvika framtida avvikelser. Skydd av rymdfarkoster är en viktig del av NASA:s uppdrag eftersom byråns Artemis-program försöker utforska månen och bortom.

"Eftersom rymdstrålning är en av de främsta farorna rymduppdrag möter, att undersöka sätt att förbättra deras förmåga att överleva i dessa tuffa miljöer kommer att öka överlevnadsförmågan för jordnära uppdrag såväl som uppdrag till månen och Mars, " sa Reggie Eason, SET projektledare vid NASAs huvudkontor i Washington.

SET riktar siktet mot en del av jordens närhet som kallas spaltregionen:gapet mellan två av jordens enorma strålningsbälten, även känd som Van Allen-bälten. De munkformade Van Allen-bälten sjuder av strålning som fångas av jordens magnetfält. Där SET-banor tros vara lugnare, men känd för att variera under extrema rymdväderstormar som drivs av solen. Hur mycket det förändras exakt, och hur snabbt, förblir osäker.

"Det har inte gjorts för många mätningar för att berätta hur illa det går i spelautomatregionen, " sa Michael Xapsos. Xapsos är en av två medlemmar i SET Project Scientist Team tillsammans med astrofysikern Yihua Zheng vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Det är därför vi åker dit. Innan vi placerar satelliter där, du måste vara medveten om hur varierande miljön är, " sa Xapsos.

Slot-regionen är attraktiv för satelliter – särskilt navigations- och kommunikationssatelliter – eftersom från omkring 12, 000 mil upp, det erbjuder inte bara en relativt vänlig strålningsmiljö, men också en vid utsikt över jorden. Under intensiva magnetiska stormar, dock, energiska partiklar från det yttre bandet kan strömma in i spårområdet.

SET kommer att övervaka slotregionen, tillhandahåller några av de första dagliga vädermätningarna av just detta område i rymden nära jorden. Uppdraget studerar också de fina detaljerna om hur strålning skadar instrument och testar olika metoder för att skydda dem, hjälpa ingenjörer att bygga delar som är bättre lämpade för rymdfärder.

"Elektroniska enheter är så små nuförtiden, komplicerat och snabbt, " sa Xapsos. Ju mindre en enhet är, ju mer sårbar den är för strålskador, och desto mer utmanande är det att förutsäga dess prestanda i rymden. "SET kommer att tillåta oss att bättre förstå vad som händer när en jon träffar en enhet, och att förbättra modeller för hur ofta dessa störningar inträffar."

Det finns två typer av strålskador som SET studerar. De första är kända som effekter för enskilda händelser – det vill säga, vad händer när en högenergijon accelererad av ett solutbrott eller från en galaktisk kosmisk stråle tränger igenom elektroniken. Dessa strejker sker slumpmässigt, en partikel i taget, och ladda en krets med extra elektrisk laddning. Resultatet kan bli en datavändning — i binär kod, till exempel, vända en 0 till en 1—som påverkar lagrat minne eller de program som kör rymdfarkoster. Många rymdfarkoster är utrustade för att återhämta sig från dessa problem, men i värsta fall de kan orsaka systemkrascher och katastrofala skador.

Men dessa dramatiska slag är inte det enda problemet – mildare strålning över tiden försämrar också kretsar. Laddade partiklar fångade i strålningsbälten väderelektronik, gradvis minska deras prestanda ju längre de är i omloppsbana.

SET är utrustad med en rymdvädermonitor och tre kretskortsexperiment – ​​var och en inte större än ett vykort – för att studera båda typerna av skador.

CREDANCE—förkortning för Cosmic Radiation Environment Dosimetry and Charging Experiment—är SET:s rymdvädermonitor, byggd för att kartlägga kosmiska strålar och partiklar i strålningsbälten. Dessa är de högenergifragment av atomer som kan tränga igenom väggarna på rymdskepp, skadlig elektronik.

Två kretskortsexperiment studerar också effekter av enstaka händelser. COTS-2 – står för Commercial Off the Shelf – samlar in information om frekvensen av effekter av enstaka händelser och hur man dämpar dem, speciellt i specialiserade datorchips. DIME—short for the Dosimetry Intercomparison and Miniaturization Experiment—consists of two separate boards that together demonstrate six different ways to measure space radiation using affordable, commercially available parts. The experiment can help future missions decide the best way to monitor radiation for their spacecraft.

Another circuit board experiment focuses on total radiation dose. ELDRS—short for Enhanced Low Dose Rate Sensitivity—is named for the mystery it studies:the ELDRS effect. This is what engineers call the intensified damage that certain types of electronics face when exposed to mild radiation over time—as opposed to the lesser damage experienced if exposed to the same total dose all at once. Information from this experiment will help improve test methods on Earth to make electronics space-ready.

Tillsammans, the SET experiments will expand our understanding of the near-Earth space environment and how its radiation impacts instruments. "SET data will directly go into improving our models so we can better evaluate the radiation environment future missions will encounter, " said Goddard aerospace engineer Megan Casey. Models are a key component in selecting and testing any electronics destined for spaceflight.

SET is part of the Space Environment Effects (SFx) experiment, one of three experiments on board the Demonstration and Science Experiments, or DSX, spacecraft being launched by the U.S. Air Force.

DSX is launching as part of the Space Test Program-2 (STP-2) mission, managed by the U.S. Air Force Space and Missile Systems Center (SMC). SET is one of four NASA missions on this STP-2 launch—all of which are dedicated to improving technology in space. DSX separates from the launch vehicle approximately 3.5 hours after launch.

SET is the latest addition to NASA's fleet of heliophysics observatories. NASA heliophysics missions study a vast interconnected system from the Sun to the space surrounding Earth and other planets, and to the farthest limits of the Sun's constantly flowing stream of solar wind. SET's observations provide key information on the Sun's effects on our spacecraft, enabling further exploration of space.