NASA's REAL CubeSat-instrument maakt hifi-metingen van energetische deeltjes in de stralingsgordels van de aarde mogelijk.

Een nieuw instrument ontwikkeld voor NASA's Relativistic Electron Atmospheric Loss (REAL) CubeSat-missie levert ongekende metingen van hoogenergetische deeltjes in de stralingsgordels van de aarde. Het compacte instrument, ook REAL genaamd, kan tegelijkertijd de hoeveelheid, energie en hoek van elektronen meten terwijl ze in de atmosfeer vallen, een unieke capaciteit voor een CubeSat. Hierdoor kunnen wetenschappers snelle microbursts van elektronenverlies vastleggen die slechts 100 milliseconden duren, iets wat eerdere enkelrichtingssensoren op CubeSats te traag waren om te registreren.

Het instrument beïnvloedt ons begrip van de Van Allen-stralingsgordels, die een gevaar vormen voor satellieten in een baan om de aarde, waaronder GPS- en communicatiesatellieten. De buitenste gordel bevat 'killer-elektronen' die door satellietafscherming kunnen dringen en schade kunnen veroorzaken. Door beter te begrijpen hoe deze elektronen uit de gordels verloren gaan, kunnen wetenschappers voorspellingen van ruimteweereffecten verbeteren.

Gelanceerd op 23 juli 2025, omvat het REAL-instrument drie sensorhoofden—laag, midden en hoog energie—met meerdere kijkrichtingen geïntegreerd in een 3U CubeSat. Het laagenergetische hoofd gebruikt een elektrostatische analysator met 36 openingen en twee kijkrichtingen om elektronen van 1 keV tot 40 keV te meten. Het middenenergetische hoofd heeft vijf openingen en het hoogenergetische hoofd vier, elk met een bereik van 20 graden pitchhoek, met behulp van halfgeleiderdetectoren. Samen meten ze elektronen van 40 keV tot 2 MeV met een tijdresolutie van slechts 20 milliseconden.

De REAL-missie wordt geleid door hoofdonderzoeker Robyn Millan van Dartmouth College, met instrumentwetenschapper Thomas Sotirelis van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, waar het instrument is ontwikkeld. De pitchhoek-resolved metingen van het instrument maken onderscheid tussen precipiterende, quasi-gebonden en gebonden elektronenpopulaties, wat helpt bepalen of elektronenverstrooiing plaatsvindt via geleidelijke diffusie of snelle niet-lineaire interacties aangedreven door plasmagolven.

Volgende stappen omvatten het analyseren van de gegevens van REAL om het relatieve belang van verschillende verliesmechanismen te onderzoeken en te identificeren welke golven verantwoordelijk zijn voor elektronenuittval. Deze kennis zal modellen van stralingsgordeldynamica verbeteren en de bescherming van satellieten en astronauten in een lage baan om de aarde versterken.