Como um satélite de gelo detecta uma tempestade geomagnética?

Esta é uma história de inovação única em tecnologia de satélite. No final do ano passado, a missão CryoSat, que está em operação há quase 16 anos, recebeu uma atualização remota de novo software para seu magnetômetro de plataforma. Este instrumento é instalado no satélite para garantir que ele orbite na altitude certa e direcione seus instrumentos científicos para a parte certa da superfície da Terra. O magnetômetro de plataforma é, portanto, um instrumento operacional e não foi projetado para produzir dados científicos sobre o ambiente magnético da Terra.

Na verdade, o CryoSat é conhecido principalmente como uma missão no gelo. Ele carrega um instrumento de radar avançado que mede pequenas mudanças na superfície das camadas de gelo e do gelo marinho, com uma precisão de alguns milímetros. Como parte da família de satélites Earth Explorer da ESA, produziu conjuntos de dados científicos que nos dão informações sobre os oceanos polares da Terra, lagos subglaciais, bem como mantos de gelo.

A atualização do seu magnetómetro operacional significa que o CryoSat também é agora capaz de medir mudanças na magnetosfera da Terra com precisão científica, usando dados para calibrar as suas medições do Earth Explorer dedicado à observação de campos magnéticos da ESA, o Swarm. Esta habilidade recém-adquirida significa que existem agora duas missões de magnetometria na família Earth Explorer da ESA. O Swarm (e o CryoSat) será acompanhado por outro satélite Scout de medição de campo magnético, o NanoMagSat, que está atualmente em desenvolvimento.

O Swarm continua a ser a principal missão da ESA dedicada ao estudo do campo magnético da Terra, enquanto o CryoSat mantém o seu foco principal na medição e monitorização das mudanças nas camadas de gelo e nos nossos oceanos polares. O que é crucial salientar é que o magnetómetro da plataforma CryoSat está a ser utilizado de forma inovadora para medir as variações mais fortes do campo magnético externo da Terra. Ele fornece dados excelentes em comparação com outros magnetômetros de plataforma em outras missões não magnéticas e a atualização está ajudando a comunidade geomagnética, fornecendo um conjunto de dados complementar.

Anja Stromme, Gestor de Missão do Swarm da ESA, disse: “Esta é uma grande conquista que beneficia significativamente a comunidade Swarm”.

No início deste ano, o CryoSat conseguiu fazer bom uso das suas novas habilidades quando uma explosão solar de classe X particularmente forte causou uma tempestade geomagnética na atmosfera da Terra. O evento começou em 18 de janeiro e causou algumas das tempestades de radiação mais intensas já registradas – com pessoas capazes de testemunhar auroras deslumbrantes em latitudes muito mais baixas do que o normal, da Europa ao México. A causa foi uma erupção na superfície do Sol, que liberou partículas de alta energia que atingiram a Terra em 25 horas. Durante um período de três dias, o CryoSat conseguiu contribuir com dados científicos para medir a intensidade da tempestade geomagnética. Os dados do CryoSat provaram ser de alta qualidade e complementares aos dados produzidos pelo Swarm.

Um método de análise de dados, introduzido neste estudo, em Cartas de Pesquisa Geofísicafoi usado para criar uma animação (veja o vídeo abaixo) mostrando o impacto da tempestade solar no campo magnético da Terra durante a tempestade solar.

“Esta inovação é única e emocionante”, disse Tommaso Parrinello, Gestor da Missão CryoSat da ESA, acrescentando: “Trata-se de aproveitar dados de um sistema existente que tem sido usado nos últimos 16 anos para controlar ativamente a orientação do satélite no espaço.

“Em essência, usamos magnetômetros para detectar a magnetosfera da Terra, que então envia sinais para o computador de bordo para ajustar a orientação do satélite, garantindo que ele atinja os objetivos de sua missão. A precisão e o baixo nível de ruído dessas medições levaram a comunidade científica a reconhecer seu valor como dados científicos. Consequentemente, um novo pacote de dados é agora gerado pelo computador de bordo para fins científicos.”

Esta nova capacidade de criar conjuntos de dados de magnetometria usando aquisições do CryoSat, complementando as da missão Swarm, oferece benefícios exclusivos sem custo adicional. Tommaso observou: “Ainda há muita ciência interessante por vir, à medida que ambas as missões voam muito além do tempo de vida projetado”.