Pour la première fois, les chercheurs ont constaté que le nombre de décharges électriques sur un vaisseau spatial est directement en corrélation avec le nombre d'électrons dans l'environnement environnant – des informations qui pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment protéger l'équipement dans l'espace. Les décharges d'environnement des vaisseaux spatiaux (SED) sont des pannes électriques transitoires qui peuvent endommager l'électronique et les systèmes de communication sensibles.
« Nous savons depuis longtemps que ces SED existent », a déclaré Amitabh Nag, scientifique du Los Alamos National Laboratory et auteur principal sur un nouvel article détaillant la recherche.
Le document, « Les transitoires de radiofréquence corrélés avec le flux d'électrons mesuré à bord du STP-SAT6 », est publié dans la revue Progrès dans la recherche spatiale.
« Mais nous n'avons pas compris la relation entre les électrons dans l'environnement spatial et les SED. Pour ce faire, nous avions besoin de deux capteurs sur un seul vaisseau spatial: celui qui a regardé le nombre et l'activité des électrons, et un autre qui regardait le signal radiofréquence. »
Ces SED sont généralement le résultat d'une différence de charge de surface causée par des électrons s'accumulant sur les surfaces des vaisseaux spatiaux en orbite. Un peu comme l'électricité statique sur Terre – lorsque l'énergie s'accumule alors qu'une personne traverse un tapis, par exemple, et provoque une étincelle lorsqu'un doigt touche une poignée de porte – les décharges électriques dans l'environnement spatial se produisent lorsqu'une augmentation d'énergie sur le vaisseau spatial atteint finalement une tension suffisamment grande pour laquelle l'énergie est libérée.
Un satellite du ministère de la Défense en orbite géostationnaire, appelé STP-SAT6, a les deux capteurs à bord, donnant aux chercheurs une occasion unique d'examiner simultanément les données d'activité radio-fréquence et d'électrons.
« Nous avons pu voir le taux de SED signalé par le capteur radiofréquence et le comparer à l'activité des particules d'électrons dans une certaine plage de tension », a déclaré Nag. « Ce que nous avons appris, c'est que les pics de SED étaient corrélés aux pics de l'activité électronique. »
NAG et l'équipe Los Alamos ont examiné plus d'un an de données des deux capteurs, tous deux développés par le laboratoire, identifiant plus de 270 périodes de SED à haut débit et plusieurs centaines d'épisodes d'activité électronique élevée.
Dans environ les trois quarts des cas, les pics de l'activité électronique ont précédé les événements SED de 24 à 45 minutes. Ce retard suggère que l'accumulation de charge d'électrons à faible énergie joue un rôle clé dans l'amorçage du vaisseau spatial pour les décharges électrostatiques.
« Nous avons observé qu'à mesure que l'activité électronique augmente, en particulier dans la gamme de 7,9 à 12,2 keV, le vaisseau spatial commence à s'accumuler. « Ce délai ouvre la porte à des outils de prévision potentiels pour atténuer les risques. »
Les missions futures pourraient intégrer une surveillance en temps réel des électrons à faible énergie pour prédire et répondre aux événements de charge avant qu'ils n'aient pas d'impact sur les opérations.
