A NASA está preparada para lançar três foguetes de sondagem durante o eclipse solar total de 2024 para estudar a resposta da ionosfera, usando o projeto Perturbações Atmosféricas ao Redor do Caminho do Eclipse (APEP), com lançamentos coordenados antes, durante e depois do eclipse para monitorar distúrbios de comunicação. Crédito: SciTechDaily.com
NASAA missão da APEP durante o eclipse solar total de 2024 visa aprofundar o conhecimento de como os eclipses solares afetam a ionosfera e os sistemas de comunicação da Terra, envolvendo lançamentos de foguetes transmitidos ao vivo e pesquisa científica colaborativa.
A NASA lançará três foguetes de sondagem durante o eclipse solar total em 8 de abril de 2024, para estudar como a atmosfera superior da Terra é afetada quando a luz solar escurece momentaneamente sobre uma parte do planeta.
Os foguetes de sondagem Atmospheric Perturbations around Eclipse Path (APEP) serão lançados da Wallops Flight Facility da NASA na Virgínia para estudar os distúrbios na ionosfera criados quando a Lua eclipsa o Sol. O foguetes de sondagem foram lançados anteriormente e recuperado com sucesso do Centro de Testes White Sands no Novo México, durante o eclipse solar anular de outubro de 2023. Eles foram reformados com nova instrumentação e serão relançados em abril de 2024. A missão é liderada por Aroh Barjatya, professor de engenharia física na Embry-Riddle Aeronautical University, na Flórida, onde dirige o Laboratório de Instrumentação Espacial e Atmosférica.
Esta foto mostra os três foguetes de sondagem da APEP e a equipe de apoio após a montagem bem-sucedida. O líder da equipe, Aroh Barjatya, está na parte superior central, próximo às grades de proteção do segundo andar. Crédito: NASA/Berit Bland
O efeito do Eclipse na ionosfera e na comunicação
Os foguetes de sondagem serão lançados em três momentos diferentes: 45 minutos antes, durante e 45 minutos depois do pico do eclipse local. Estes intervalos são importantes para recolher dados sobre como o súbito desaparecimento do Sol afecta a ionosfera, criando perturbações que têm o potencial de interferir nas nossas comunicações.
A ionosfera é uma região da atmosfera da Terra que está entre 55 a 310 milhas (90 a 500 quilômetros) acima do solo. “É uma região eletrificada que reflete e refrata sinais de rádio e também impacta as comunicações via satélite à medida que os sinais passam”, disse Barjatya. “Compreender a ionosfera e desenvolver modelos que nos ajudem a prever perturbações é crucial para garantir que o nosso mundo cada vez mais dependente da comunicação funciona sem problemas.”
Esta animação conceitual é um exemplo do que os observadores podem esperar ver durante um eclipse solar total, como o que aconteceu nos Estados Unidos em 8 de abril de 2024. Estúdio de Visualização Científica da NASA
Desafios e oportunidades na pesquisa ionosférica
A ionosfera forma a fronteira entre a baixa atmosfera da Terra – onde vivemos e respiramos – e o vácuo do espaço. É composto por um mar de partículas que se tornam ionizadas, ou eletricamente carregadas, a partir da energia do Sol, ou radiação solar. Quando a noite cai, a ionosfera diminui à medida que as partículas anteriormente ionizadas relaxam e se recombinam novamente em partículas neutras. No entanto, o clima terrestre e espacial da Terra podem impactar essas partículas, tornando-a uma região dinâmica e difícil de saber como será a ionosfera em um determinado momento.
Uma animação mostra mudanças na ionosfera durante um período de 24 horas. As faixas vermelhas e amarelas representam partículas ionizadas de alta densidade durante o dia. Os pontos roxos representam partículas neutras e relaxadas à noite. Crédito: NASA/Krystofer Kim
Muitas vezes é difícil estudar mudanças de curto prazo na ionosfera durante um eclipse com satélites porque eles podem não estar no lugar ou momento certo para cruzar o caminho do eclipse. Como a data e os horários exatos do eclipse solar total são conhecidos, a NASA pode lançar foguetes de sondagem direcionados para estudar os efeitos do eclipse no momento certo e em todas as altitudes da ionosfera.
À medida que a sombra do eclipse percorre a atmosfera, ela cria um pôr do sol rápido e localizado que desencadeia ondas atmosféricas em grande escala e distúrbios ou perturbações em pequena escala. Essas perturbações afetam diferentes frequências de comunicação de rádio. A recolha de dados sobre estas perturbações ajudará os cientistas a validar e melhorar os modelos atuais que ajudam a prever potenciais perturbações nas nossas comunicações, especialmente nas comunicações de alta frequência.
A animação retrata as ondas criadas por partículas ionizadas durante o eclipse solar total de 2017. Crédito: Observatório Haystack do MIT/Shun-rong Zhang. Zhang, S.-R., Erickson, PJ, Goncharenko, LP, Coster, AJ, Rideout, W. & Vierinen, J. (2017). Ondas de arco ionosférico e perturbações induzidas pelo Eclipse Solar de 21 de agosto de 2017. Cartas de Pesquisa Geofísica, 44(24), 12.067-12.073. https://doi.org/10.1002/2017GL076054.
Espera-se que os foguetes APEP atinjam uma altitude máxima de 260 milhas (420 quilômetros). Cada foguete medirá a densidade de partículas carregadas e neutras e os campos elétricos e magnéticos circundantes. “Cada foguete ejetará quatro instrumentos secundários do tamanho de uma garrafa de refrigerante de dois litros que também medem os mesmos pontos de dados, por isso é semelhante aos resultados de quinze foguetes, mas lança apenas três”, explicou Barjatya. Três instrumentos secundários em cada foguete foram construídos pela Embry-Riddle, e o quarto foi construído no Dartmouth College, em New Hampshire.
Esforços Científicos Colaborativos
Além dos foguetes, várias equipes nos EUA também farão medições da ionosfera por vários meios. Uma equipe de estudantes da Embry-Riddle implantará uma série de balões de alta altitude. Co-investigadores do Observatório Haystack do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Massachusetts, e do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea, no Novo México, operarão uma variedade de radares terrestres, fazendo medições. Usando esses dados, uma equipe de cientistas da Embry-Riddle e do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins está refinando os modelos existentes. Juntas, estas várias investigações ajudarão a fornecer as peças do puzzle necessárias para ter uma visão mais ampla da dinâmica ionosférica.
Um foguete de sondagem é capaz de transportar instrumentos científicos entre 30 e 300 milhas acima da superfície da Terra. Estas altitudes são normalmente demasiado altas para os balões científicos e demasiado baixas para os satélites acederem com segurança, tornando os foguetes de sondagem as únicas plataformas que podem realizar medições diretas nestas regiões. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Antecipação para o Próximo Eclipse Total
Quando os foguetes de sondagem APEP foram lançados durante o eclipse solar anular de 2023, os cientistas observaram uma redução acentuada na densidade das partículas carregadas à medida que a sombra do eclipse anular passava sobre a atmosfera. “Vimos as perturbações capazes de afetar as comunicações de rádio no segundo e terceiro foguetes, mas não durante o primeiro foguete, que ocorreu antes do pico do eclipse local”, disse Barjatya. “Estamos muito entusiasmados em relançá-los durante o eclipse total, para ver se as perturbações começam na mesma altitude e se a sua magnitude e escala permanecem as mesmas.”
O próximo eclipse solar total sobre os EUA contíguos só ocorrerá em 2044, pelo que estas experiências são uma rara oportunidade para os cientistas recolherem dados cruciais.
Os lançamentos da APEP serão transmitido ao vivo através da página oficial do Wallops da NASA no YouTube e apresentado em Transmissão oficial da NASA do eclipse solar total. O público também poderá assistir presencialmente aos lançamentos, das 13h às 16h, na NASA Centro de visitantes das instalações de voo Wallops.
