Proba-1 on kartoittanut Maan säteilyvöitä jo vuosikymmenen ajan
ESAn Proba-1-satelliitti vietti taannoin jo kymmenettä vuosipäiväänsä kiertoradalla. Ahkerasti Maata kartoittanut mikrosatelliitti on lisäksi koonnut yksityiskohtaista kuvaa planeettamme säteilyvyöhykkeistä.
Kuutiometriä pienempi teknologiaa testaava Proba-1-satelliitti laukaistiin avaruuteen 22. lokakuuta 2001. Yksi sen hyötykuormista on ESAn säteily-ympäristöä tarkkaileva SREM-instrumentti, joka kytkettiin toimintaan viikkoa myöhemmin.
Kenkälaatikon kokoinen mittalaite kartoittaa suurienergisiä varattuja hiukkasia, olivatpa ne kotoisin sitten Auringosta, kaukaa maailmankaikkeudesta tai vankeina Maan magneettikentässä.
Laitteen päätarkoitus on tunnistaa säteilyvaaroja sekä satelliitille itselleen, mutta myös rakentaa entistä tarkempaa kuvaa avaruuden säteily-ympäristöstä.
"Proba-1:n data demonstroi, miten Maan säteilyvyöhykkeet muuttuvat ajan ja paikan suhteen", selittää Eamonn Daly ESAn Avaruusympäristöjen ja -vaikutusten osastolta. "Etenkin niistä näkyvät magnetosfäärin myrskyt sekä Auringosta peräisin olevien hiukkasten tapahtumat, jotka tuovat lisää säteilyä Maan lähiympäristöön."
Maan kaksi säteilyvyöhykettä seurannassa
"Satelliitti on matalalla naparadalla - sen korkeus vaihtelee 560 ja 680 kilometrin välillä ja se kulkee jatkuvasti Maan säteilyvyöhykkeiden läpi. Korkeilla leveysasteilla satelliitti lentää geomagneettisten kenttäviivojen läpi, mikä mahdollistaa sen seuraavan 'ylemmän' säteilyvyöhykkeen tilaa."
Kyseessä on muuttuva ympäristö, jossa säteilytaso nousee ja laskee geomagneettisten häiriöiden myötä, kuten kuvaajasta näkyy. Niiden lisäksi nähtävissä ovat myös Auringon hiukkaspurkaukset, jotka näkyvät pystysuorina viivoina datassa.
"Proba-1 kohtaa myös Maan 'sisemmän' säteilyvyöhykkeen alueella, jolla vyöhyke käy lähellä Maata. Aluetta kutsutaan 'Etelä-Atlantin anomaliaksi'", lisää Eamonn. "Sisempi säteilyvyöhyke on paljon stabiilimpi ja siinä näkyvät lyhytjaksoiset muutokset johtuvat rataan liittyvistä ilmiöistä."
Pitkäaikainen datassa näkyvä voimistuva suuntaus matalammassa säteilyvyöhykkeessä johtuu Auringon 11-vuotisen syklin vaikutuksista Maan ilmakehään. Säteilyvyöhykkeen hiukkaset katoavat yleensä törmäyksissä neutraaleihin hiukkasiin. Mittaukset osoittavat, että Auringon aktiivisuus on viime aikoina ollut suhteellisen vähäistä.
Vähentynyt Auringosta peräisin oleva energia vaikuttaa yläilmakehän tiheyden vähenemiseen ja tämä nostaa säteilytasoja pitkällä aikavälillä.
SREM-mittalaitteita lentää usean ESAn satelliitin ja luotaimen mukana. Yhdessä ne mahdollistavat entistä paremman ymmärryksen avaruuden säteily-ympäristöstä:
- keskikorkealla radalla GIOVE-B-navigointitestisatelliitin mukana
- eksentrisellä radalla Integral-gammasädeobservatoriossa, ulottuen aina 153 000 kilometrin päähän Maasta
- kaukaisen Lagrangen 2-pisteen ympäristössä olevien Herschel ja Planck -observatorioiden mukana. Observatoriot sijaitsevat 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta.
- Rosetta-komeettaluotaimen mukana Marsin radan ulkopuolella
Avaruussäteilyltä suojautuminen on tärkeä osa satelliitin suunnittelua. Vähän aikaa sitten ESA teki sopimuksen sveitsiläisen RUAG-yhtiön kanssa SREM-sarjan hyvin pärjänneiden mittalaitteiden seuraajiksi.
Seuraavan sukupolven NGRM-säteilymittalaitteiden on määrä lentää useiden eurooppalaisten satelliittien ja luotainten mukana sekä olla tarjolla myös kaupallisesti.
Suomalaisintrumentti mittaa toista avaruusympäristön osaa
Yksi Proba-1:n muista mittalaitteista on suomalaisen Patrian suunnittelema ja rakentama DEBIE-instrumentti (Debris In-orbit Evaluator). Sen levymäiset detektorit havaitsevat pienten mikrometeoroidien sekä avaruusromun palasten törmäyksiä satelliittiin. Laitteeseen ovat osallistuneet myös Oxford Instruments Analytical ja Space Systems Finland.
Avaruusromun pienimpiä kappaleita ei pystytä maanpinnalta käsin tutkimaan, mutta ne aiheuttavat uhkaa satelliittien toiminnalle.
Kiertoradalla olevien romukappaleiden räjähdysten tai niiden keskinäisten törmäysten luomat mikrokoon kappaleet aiheuttavat satelliiteille vaurioita esimerkiksi aurinkopaneelien pintoja huonontamalla.
Proba-1:ssä on kaksi DEBIEn detektoria, jotka mittaavat pienkappaleiden vuota sekä Maasta poispäin olevalta että satelliitin keulan suunnista.
Helmikuussa 2008 laitteen jatkokehitelty versio DEBIE-2 asennettiin Kansainväliselle avaruusasemalle ja tuotiin sieltä takaisin Maahan jatkotutkimuksia varten puolentoista vuoden erinomaisesti onnistuneen mittausjakson jälkeen.
