Los investigadores han descubierto por primera vez que el número de descargas eléctricas en una nave espacial se correlaciona directamente con el número de electrones en el entorno circundante.
Las emisiones ambientales (SED) de la nave espacial son fallas eléctricas temporales que pueden dañar la electrónica sensible a bordo y los sistemas de comunicación.
Descubrir información sobre estas descargas puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo proteger el equipo en el espacio.
«Hemos sabido durante mucho tiempo que estos SED existen, pero no entendimos la relación entre electrones y SED en el entorno espacial», comentó Amitabha Nag, científica del Laboratorio Nacional de Los Alamos y autor de un nuevo artículo que detalla la investigación.
«Para hacer eso, una sola nave espacial requirió dos sensores: uno que vio el número y la actividad de los electrones, y el otro que analizó las señales de radiofrecuencia».
¿Qué causa la descarga eléctrica de la nave espacial?
El EDS es el resultado de las diferencias en la carga de la superficie, generalmente causadas por electrones que se acumulan en las superficies de la nave espacial orbital.
Las descargas eléctricas en los ambientes de tráfico espacial son similares a la electricidad estática en la Tierra, por ejemplo, cuando la energía se acumula cuando una persona cruza la alfombra, causando chispas cuando un dedo toca la manija de la puerta.
Se generan cuando el almacenamiento de energía de la nave espacial alcanza un voltaje suficientemente grande y se libera la energía.
Verificando simultáneamente la actividad de radio y la actividad electrónica
El satélite del Departamento de Defensa del órbita geoestacionaria, llamado STP-SAT6, está equipado con sensores duales, brindando a los investigadores una oportunidad única para examinar simultáneamente los datos de radiofrecuencia y actividad electrónica.
«Pudimos verificar la velocidad SED reportada por los sensores de radiofrecuencia y compararla con la actividad de partículas electrónicas dentro de un rango de voltaje específico», dice Nag.
«Lo que aprendimos fue que el pico de SED se correlaciona con el pico de la actividad electrónica».
El equipo analizó datos de dos sensores durante un año. Ambos fueron desarrollados por el laboratorio e identificados durante 270 períodos SED altamente calificados y cientos de episodios de alta actividad electrónica.
El papel de los electrones en la causa de las emisiones ambientales de la nave espacial.
En aproximadamente tres cuartos de los casos, el pico de actividad electrónica fue de 24 a 45 minutos antes del evento SED. Este retraso sugiere que la acumulación de carga de electrones de baja energía juega un papel importante en la preparación de la nave espacial de descarga electrostática.
Nag explicó: «Cuando la actividad electrónica aumenta, especialmente en el rango de 7.9 a 12.2 keV, la nave espacial comienza a acumular carga. Este proceso continúa hasta que alcanza un punto de inflexión, momento en el cual ocurrirá el SED».
«Ese tiempo de entrega abre la puerta a posibles herramientas de pronóstico para mitigar el riesgo», agregó.
En el futuro, la misión podría integrar el monitoreo en tiempo real de electrones de baja energía para predecir y responder a los eventos de carga antes de afectar las operaciones.
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