NASA、アラスカのオーロラにロケットを打ち上げる予定

オーロラの光は形や明るさが変動するため、「踊っている」とよく言われます。オーロラ内部では、オーロラを発生させる荷電粒子も踊っており、科学者たちはその動きがどのように構成されているのかを解明しようとしています。

「光は電流とは異なるパターンで舞っているのでしょうか？」と、ローガンのユタ州立大学の宇宙天気研究者チャールズ・スウェンソンは問いかける。「目に見えるオーロラは非常にダイナミックで美しいものです。ほんの数秒で起こる変化を見ることができますし、数分で空を横切って爆発したり消えたりすることもあります。その根底にある電圧と電流、つまり『目に見えないオーロラ』も同様にダイナミックであると考えられますが、まだわかっていません。」

スウェンソン氏は、今後数週間で活発なオーロラに向けて打ち上げられる予定の 5 機の弾道ロケットのうちの 1 機であるオーロラ空間構造探査機 (ASSP) の主任科学者です。ASSP の研究者たちは、このプロジェクトによって、太陽放射、天候、地球の磁気圏がどのように混ざり合って気候や地球規模の通信に影響を与えるのかをより明確に理解できるようになることを期待しています。

「光は電流とは異なるパターンで踊っているのですか？」

オーロラは、太陽からの荷電粒子が地球の大気中の酸素と窒素の分子に衝突することで発生します。太陽粒子のエネルギーが分子を励起し、色の光を発します。(地球の磁場が太陽粒子を磁北極と磁南極に引き寄せるため、オーロラは通常、これらの地域の近くでのみ見られます。)

NASA は 30 年ほど前からロケットでオーロラの中を飛行しているが、そのミッションで根本的な疑問が浮かび上がってきたとスウェンソン氏は言う。ロケットがオーロラの中を一直線に飛行すると、機器が急速に変化する電圧と電流を記録するが、科学者たちは、こうした変化が空間的に起こっているのか、時間的に起こっているのか、あるいはその両方なのか確信が持てない。

これは、1 回の測定だけでは答えられない疑問です。理想的には、科学者はオーロラ内部に静止した状態で浮かぶ一連の機器を送り込み、オーロラの経時的変化を測定できるはずです。しかし、反重力技術はまだ発明されていないため、研究者は創意工夫を凝らさなければなりません。そこで ASSP の出番です。

ASSP は、地球と宇宙の両方の天候が適した今から 1 月 27 日までの間に、アラスカのポーカーフラット研究場から高さ 70 フィート、重量 11,000 ポンドのロケットで打ち上げられる予定です。

ASSP は、北極海に着水する前に、約 10 分間オーロラの中を飛行してデータを収集します。空中にいる間、ロケットは空気砲 (または、チームが好んで呼ぶ「パンプキン チャンカー」) を使用して、コーヒー缶大のペイロード 6 個を発射します。ペイロードは、最大 131 フィート/秒の速度で放出され、地面に落ちる間、周囲の環境の電界、磁界、イオン密度を継続的に記録します。

一定時間にわたって静止した状態で測定することはできないため、ロケットは代わりにペイロードを発射し、異なる時間にまったく同じ地点を通過するようにする。「糸に通されたビーズのように」とスウェンソン氏は言う。ペイロードが異なる時間に同じ地点を通過し、異なる電圧と電流を測定すれば、チームはその変動が時間的なものだということが分かる。ペイロードが異なる時間に同じ地点を通過し、測定結果が同一であれば、その変動が空間的なものだということが分かる。

「パンプキンチャンカー」は毎秒131フィートの速度で弾丸を発射する。

スウェンソン氏は、その両方が少しずつ当てはまる可能性もあると語る。「データを分析すると、少なくとも私たちが測定している規模では、最小の構造はすべて時間的なものであり、より大きな構造は主に空間的なものであることがわかるかもしれません。」

この疑問は主にオーロラを正確にモデル化したい科学者にとって有益だが、このミッションではオーロラが大気中の熱分布にどのように影響し、それが衛星通信に影響を及ぼすのかについて調査している。

電子が地球の磁気圏を通過すると、大気の抵抗によって熱が発生します。熱によってガスが膨張し、低軌道にある衛星の抵抗が 1,000 パーセント以上増加し、軌道から外れる可能性もあります。オーロラの温度と流れを測定することで、ASSP データは太陽の粒子がいつ、どこで大気を加熱するかを予測するのに役立ちます。その結果、衛星の軌道を予測しやすくなります。これは、特定の時間に特定の場所に衛星を配置する必要がある企業 (および防衛部門) にとって役立ちます。

今後数週間以内に開始される他のオーロラ探査実験は、太陽嵐がどのようにオゾン層の破壊に寄与しているか、またオーロラ内で大気がどのように混ざるかを解明するのに役立つだろう。

訂正、2015 年 1 月 16 日午後 1 時 40 分: この記事の以前のバージョンでは、ロケットの長さが 17 フィートと誤って記載されていましたが、実際は 70 フィートです。この誤りをお詫び申し上げます。