Även om det kan tyckas fridfullt från jorden, är rymden omgiven av "väder" som kan visa sig vara farligt för den känsliga – och dyra – tekniken ombord på rymdfarkosten och satelliter som i allt högre grad befolkar riken utanför vår atmosfär.
För att möta den utmaningen har Los Alamos National Laboratory-forskare utvecklat Compact Space Plasma Analyzer, en liten och kostnadseffektiv rymdsensor som kan mäta rymdväder, vilket kommer att hjälpa till att skydda teknik i omloppsbana.
"Rymdens väder, som består av laddade partiklar från solen, erbjuder en rad utmaningar när det gäller design, utveckling och drift av satelliter och rymdfarkoster", säger Carlos Maldonado, chefsutredare för Compact Space Plasma Analyzer och en forskare inom laboratoriets grupp rymdvetenskap och applikationer.
"Särskilt intressant för rymdgemenskapen är interaktionen mellan rymdsystem som arbetar i plasmamiljöer, vilket kan leda till potentiellt farliga nivåer av differentiell laddning och orsaka störningar för GPS och kommunikationssignaler."
Ett långvarigt mål i rymdvädergemenskapen är att förbättra förmågan att förutsäga rymdväderhändelser dagar i förväg, på samma sätt som terrestra väderprognoser gör det möjligt för en att förutse en vecka med solsken eller snö.
De senaste åren har sett en enorm tillväxt i satellitkonstellationer för vetenskapliga, kommersiella och statliga tillämpningar. Medan nuvarande rymdväderinstrument ger mycket data i rätt tid, är dataproduktionscykeln lång och dyr. Nuvarande instrument kräver också komplexa monteringsinsatser förutom att de kräver större, tyngre och kraftfullare operativa stödsystem.
Som ett resultat har det blivit en ökad efterfrågan på miniatyriserade instrument som kan tillhandahålla kritiska realtidsdata med minimala krav på massa, volym och strömförbrukning, vilket är anledningen till att Los Alamos-teamet skapade Compact Space Plasma Analyzer.
Motiverad av framsteg inom CubeSats och skattemässiga begränsningar för design och uppskjutning av rymdfarkoster, utvecklades Los Alamos lågpris, robusta sensor för att tillhandahålla rymdväderövervakning i realtid, stödja upplösning av rymdfarkoster och ge värdefull information om den lokala rymdmiljön och rymdfarkoster laddning, som är ett direkt resultat av laddade partikelinteraktioner med rymdfarkostmaterial.
Den kompakta analysatorn kan implementeras som en primär nyttolast på CubeSats eller som en extra nyttolast på större fordon. Detta möjliggör utplacering av konstellationer av rymdvädersensorer som kan erhålla flerpunktsmätningar av rymdmiljön som en funktion av rumsliga och tidsmässiga fenomen. Utplaceringen av en sådan konstellation har potential att förbättra vår förståelse av rymdvädret i grunden.
"Förutsägelser av rymdväder möjliggör potentiella kostnadsbesparingar i storleksordningen hundratals miljoner för områden som sträcker sig från rymdfarkoster till flyg till markbaserade elnät," sa Maldonado.
Compact Space Plasma Analyzer kan också ge en ökad förståelse för de fysikaliska fenomenen och processerna för solvind, magnetosfärisk och jonosfärisk vetenskap, lokal rymdväderprognoser och rymdfarkosts anomaliupplösning.
Tillhandahålls av Los Alamos National Laboratory
