Experimento de meteorología espacial para estudiantes de Colorado

El Experimento Estudiantil de Clima Espacial de Colorado ( CSSWE ) fue la sexta misión CubeSat patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencias . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Fue construido por estudiantes de la Universidad de Colorado en Boulder con el asesoramiento de profesionales del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial . La misión CSSWE fue un esfuerzo conjunto del Departamento de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial y el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado . El investigador principal de la misión fue el Prof. Xinlin Li, y los co-investigadores principales son el Prof. Scott Palo y el Dr. Shri Kanekal. La gerente del proyecto fue la Dra. Lauren Blum, el ingeniero de sistemas fue el Dr. David Gerhardt, y el científico de instrumentos fue el Dr. Quintin Schiller. ^{[ 5 ]} Fue la misión predecesora del Experimento del Cinturón de Radiación Interior de Colorado . ^{[ 6 ]}

El CSSWE fue lanzado el 13 de septiembre de 2012 a bordo de un cohete Atlas V por la United Launch Alliance en ELaNa -VI como parte de la Iniciativa de Lanzamiento de CubeSats (CSLI) de la NASA . ^{[ 7 ]} El equipo del CSSWE puso a disposición del público sus productos científicos para su descarga en el sitio web de Análisis Coordinado de Datos (CDAWeb) de la NASA.

A fecha de 22 de diciembre de 2014, el sistema CSSWE presentaba una grave degradación de la batería, probablemente debido a que la había sometido a miles de ciclos de carga más allá de sus especificaciones de diseño. Como consecuencia, el CSSWE no puede mantener la energía suficiente para recibir o transmitir datos.

El objetivo de la misión CSSWE es estudiar el clima espacial desde una órbita cercana a la Tierra (480  km x 780  km). ^{[ 8 ]} Específicamente, CSSWE trabaja en conjunto con misiones concurrentes (como las sondas Van Allen , BARREL y SAMPEX ) para abordar las siguientes preguntas: 1) ¿Cómo se relacionan la ubicación, magnitud y frecuencia de las erupciones solares con el momento, la duración y el espectro de energía de las partículas energéticas solares (SEP) que llegan a la Tierra? y 2) ¿Cómo evolucionan el espectro y la dinámica de los electrones del cinturón de radiación de la Tierra? ^{[ 9 ]}

El instrumento científico del CSSWE, el Telescopio Relativista de Electrones y Protones integrado pequeño experimento (REPTile), es el único instrumento científico a bordo y cumple con los objetivos de la misión. Es una versión reducida del instrumento Telescopio Relativista de Electrones y Protones (REPT), ^{[ 8 ]} que forma parte del conjunto de instrumentos de Partículas Energéticas, Composición y Plasma Térmico (ECT) ^{[ 10 ]} a bordo de las sondas Van Allen. REPTile cumple con los objetivos de la misión midiendo electrones de 0,58 a >3,8 megaelectronvoltios (MeV) y protones de 8 a 40 MeV. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} También en el CubeSat hay un magnetómetro a bordo para proporcionar información sobre la orientación de la nave espacial y del instrumento con respecto al campo magnético de la Tierra.

El CSSWE se sometió a las mismas pruebas rigurosas que todos los activos espaciales del LASP. Además de las pruebas a nivel de componentes y subsistemas, la nave espacial se sometió a numerosas pruebas a nivel de sistema. Superó la prueba de la cámara de vacío térmico , en la que se simularon 11 ciclos orbitales de la nave en el vacío aumentando y disminuyendo su temperatura para reproducir modelos térmicos que predicen las temperaturas reales en órbita. Las primeras horas de la misión se reprodujeron simulando el lanzamiento (en el que se libera el interruptor de despliegue, iniciando la fase de puesta en servicio automatizada) desde una meseta cercana a la estación terrestre del LASP. El CSSWE superó esta prueba al completar la fase inicial de puesta en servicio, desplegar su antena y establecer contacto con la estación terrestre del LASP. También se realizaron pruebas de actitud orbital, incluidas pruebas de jaula de Helmholtz y de elipse de error.

El lanzamiento del CSSWE estaba programado originalmente para el 2 de agosto de 2012 a bordo del National Reconnaissance Office Launch-36 ( NROL-36 ). Sin embargo, el lanzamiento se retrasó tres veces para dar tiempo adicional a la resolución de un problema con la instrumentación del alcance, según la declaración oficial de United Launch Alliance . ^{[ 14 ]} El Atlas V 401 finalmente se lanzó el 13 de septiembre de 2012 desde el Space Launch Complex 3 de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

La carga útil principal a bordo del NROL-36 era una carga útil clasificada de la NRO, por lo que no se proporcionó información sobre la nave espacial ni la órbita. Sin embargo, había 11 CubeSats a bordo del cohete como cargas útiles secundarias. El vehículo de lanzamiento colocó los CubeSats en una órbita de 480x780 km con una inclinación de 65 grados. Los CubeSats fueron transportados en ocho dispensadores PPOD acoplados al extremo de la etapa superior Centaur a través del Aft Bulkhead Carrier, que reemplazó un tanque de helio innecesario. ^{[ 14 ]} Cuatro de los CubeSats fueron lanzados como parte del programa Educational Launch of Nanosatellites (ELaNa) de la NASA: CSSWE (Universidad de Colorado - Boulder), CINEMA 1 (Universidad de California - Berkeley et al.), CXBN (Universidad Estatal de Morehead) y CP5 (Universidad Politécnica de California). Los siete restantes fueron Aeneas (operado por la Universidad del Sur de California), dos SMDC-ONE (Ejército de los EE. UU.), STARE-A (Laboratorio Nacional Lawrence Livermore) y tres AeroCube-4 (Aerospace Corporation). ^{[ 17 ]}

La nave espacial utiliza una cinta métrica como antena para comunicarse con las estaciones terrestres. La primera señal de telemetría de la CSSWE fue detectada por el radioaficionado DK3WN casi exactamente dos horas después de su despliegue desde el PPOD, superando así su primer gran obstáculo. La nave completó la puesta en marcha científica y entró en modo científico completo 22 días después, el 5 de octubre. El éxito total de la misión se produjo el 5 de enero de 2013, tras tres meses de recopilación de datos científicos. La misión CSSWE finalizó en diciembre de 2014 debido a la degradación de la batería.

Los primeros resultados científicos y los resultados científicos actualizados se presentaron, respectivamente, en las reuniones de otoño de 2012 y 2013 de la Unión Geofísica Americana en San Francisco, California. ^{[ 18 ]} y se publicaron en revistas revisadas por pares como Geophysical Review Letters, ^{[ 19 ] [ 20 ]} el Journal of Geophysical Research, ^{[ 21 ]} y Science. CSSWE ahora tiene 24 publicaciones asociadas en revistas científicas o de ingeniería revisadas por pares, incluido un artículo publicado en Nature el 13 de diciembre de 2017. ^{[ 22 ]}