Canadian Geospace Monitoring (CGSM) es un programa científico espacial canadiense que se inició en 2005. CGSM está financiado principalmente por la Agencia Espacial Canadiense y consta de redes de generadores de imágenes, fotómetros de escaneo de meridianos , riómetros, magnetómetros , ionosondas digitales y SuperDARN de alta frecuencia . radares. El objetivo general de CGSM es proporcionar observaciones sinópticas de la evolución espacio-temporal de la termodinámica y electrodinámica ionosférica en latitudes aurorales y polares en una gran región de Canadá .
La interacción entre el viento solar y el campo magnético terrestre tiene varias consecuencias. En resumen, estos son la formación de la Magnetosfera terrestre , el suministro de energía y materia a la [magnetosfera], y la alimentación de corrientes eléctricas a gran escala y el fenómeno estrechamente relacionado de la aurora . Los procesos físicos del espacio cercano a la Tierra son de interés por razones económicas y por lo que podemos aprender sobre nuestro medio ambiente y el cosmos. Estos procesos están conectados a lo largo del campo magnético con la ionosfera terrestre , donde provocan la aurora, el calentamiento, la modificación de la composición y los movimientos del plasma a gran escala . Todos estos procesos ionosféricos son interesantes por derecho propio. Además, se comprende cada vez más la correspondencia entre los procesos ionosféricos y los procesos que tienen lugar más lejos en el espacio cercano a la Tierra. De esta manera, las observaciones de los procesos ionosféricos pueden utilizarse para detectar a su vez la dinámica en el espacio cercano a la Tierra.
La interacción es significativa en latitudes subaurorales, aurorales y polares, donde grandes regiones de la magnetosfera están mapeadas a lo largo del campo magnético en regiones relativamente pequeñas de la ionosfera, y donde la dinámica magnetosférica está controlada principalmente por el plasma en lugar del campo magnético. . En realidad, esta organización se realiza por latitud magnética más que geográfica (ver Baker y Wing, [1] y las referencias allí contenidas para una descripción de las coordenadas magnéticas versus geográficas). La aurora , por ejemplo, se observa con mayor frecuencia en latitudes magnéticas entre aproximadamente 60 y 80 grados (ver Eather [2] ). En el hemisferio norte, Canadá tiene la masa terrestre más grande en las latitudes magnéticas. Como consecuencia de esta llamada "ventaja canadiense", Canadá ha sido líder mundial en investigación terrestre de auroras e ionosfera durante décadas.
El CGSM se concibió como un programa nacional destinado a obtener observaciones ionosféricas de primer nivel , y con los que estaban a cargo de estudiar directamente la dinámica ionosférica e indirectamente la dinámica magnetosférica . Fue desarrollado con los principios rectores plasmados en cinco grandes temas científicos de desafío. En resumen, los temas científicos están relacionados con el ciclo de reconexión y convección, las inestabilidades magnetosféricas, la formación de la aurora y la aceleración, transporte y pérdida del plasma magnetosférico .
Los objetivos científicos del CGSM dictan los requisitos de observación. En resumen, el programa está diseñado para especificar la precipitación de partículas (aurora), las corrientes eléctricas y la convección de plasma en la ionosfera en una gran región de Canadá. Esto requiere redes de magnetómetros terrestres , ionosondas, radares de alta frecuencia, generadores de imágenes de todo el cielo, fotómetros de barrido de meridianos y riómetros. Además, estas redes deben tener campos de visión superpuestos que abarquen latitudes desde la región polar, pasando por la zona auroral , hasta latitudes subaurorales. Las observaciones deben tener suficiente resolución temporal y espacial, y calidad suficiente (lo que determina la calidad depende del instrumento en cuestión) para permitir que se derive nueva ciencia a partir de las observaciones.
Las partes interesadas previstas en el CGSM se reunieron en Edmonton en junio de 2002 para iniciar la planificación del programa. Se decidió un plan ambicioso que requería el despliegue de numerosos instrumentos nuevos de diversos tipos en entornos remotos desafiantes. Los instrumentos tendrían que funcionar de forma autónoma durante largos períodos y sufrir pocas averías. Gran parte de los datos tendrían que recuperarse en tiempo real para que CGSM se convierta en un importante programa meteorológico espacial , además de sus objetivos científicos espaciales. Sería necesario adquirir, equipar y desplegar nuevos instrumentos en sitios nuevos y existentes. Para lograr esto, el equipo decidió utilizar el sistema de Internet satelital de alta velocidad HSi de Telesat Canadá , junto con una infraestructura de tecnología de la información (básicamente una red de área local glorificada con capacidades adicionales que incluyen UPS , GPS y almacenamiento en disco duro adjunto). Además, los miembros del equipo solicitaron fondos para nuevos instrumentos a la Fundación Canadiense para la Innovación y tuvieron éxito en todos los frentes. La financiación resultante permitió el despliegue (que aún está en curso) de 8 generadores de imágenes All-Sky adicionales, 14 magnetómetros fluxgate , 8 magnetómetros de bobina de inducción y dos radares SuperDARN adicionales (los nuevos radares "PolarDARN"). Además de las instalaciones que ya estaban instaladas en 2002 (del programa CANOPUS [3] de la Agencia Espacial Canadiense , el conjunto de magnetómetros CANMOS de Natural Resources Canada y los programas NORSTAR, SuperDARN y CADI apoyados por el NSERC ), el conjunto final seguramente cumplirá los requisitos científicos.
CGSM comenzó formalmente con la emisión de contratos a equipos de la Universidad de Calgary (fotómetros, riómetros, ASI), la Universidad de Alberta (simulación, gestión de datos, magnetómetros fluxgate) y la Universidad de Saskatchewan (radares SuperDARN HF con un subcontrato para la Universidad de Western Ontario para ionosondas digitales), Natural Resources Canada (operaciones de clima espacial) y el Consejo Nacional de Investigación (monitor solar). Además, la Universidad de Calgary desarrolló un nuevo sistema para gestionar la tecnología de la información en sitios remotos. En 2007, la CSA convocó a propuestas para la segunda fase del CGSM. En octubre de 2007 se presentaron más de 20 propuestas y en 2008 se adjudicaron contratos para continuar y mejorar las actividades del CGSM.
En una revisión reciente de los principales proyectos científicos espaciales canadienses, Liu et al. [4] señaló que CGSM es una instalación única, debido en parte al hecho mencionado anteriormente de que la mayor parte de la región auroral del hemisferio norte que puede ser detectada remotamente desde tierra se encuentra sobre territorio canadiense, y en parte debido a una importante inversión en nueva infraestructura experimental que se está realizando y se realizará durante el período 2004-2010.
CGSM complementa numerosos programas satelitales e internacionales terrestres. Las sinergias entre el CGSM y las misiones de satélites, por ejemplo, son muy importantes. Los satélites miden los procesos del plasma que funcionan en la magnetosfera y la ionosfera directamente utilizando magnetómetros y detectores de campos eléctricos, ondas de plasma y partículas. Estos procesos, sin embargo, son verdaderamente multiescala, con tamaños de escala importantes que van desde kilómetros o menos hasta decenas de miles de kilómetros. Las observaciones satelitales son esenciales porque son nuestra única mirada directa a los procesos de interés. Al mismo tiempo, los satélites son como "agujas en un pajar", debido a las enormes escalas del sistema magnetosférico y al hecho de que todas las escalas parecen ser importantes en la dinámica general.
La dinámica magnetosférica se proyecta a lo largo de las líneas del campo magnético hacia la ionosfera y es visible, por ejemplo, en los cambios en la aurora y en los movimientos a gran escala del plasma ionosférico . De esta manera obtenemos una imagen bidimensional de la dinámica magnetosférica que proporciona un complemento esencial a las observaciones por satélite. Esta sinergia y su valor para el avance de la ciencia han sido cada vez más reconocidos en los últimos años. La misión Cluster de la Agencia Espacial Europea incluyó un Grupo de Trabajo Terrestre que fue creado con el propósito expreso de maximizar el impacto de las observaciones terrestres coordinadas (ver Amm et al., [5] para una descripción del impacto del Cluster Ground -Grupo de trabajo basado en). La misión THEMIS de cinco satélites de la NASA lanzada el 17 de febrero de 2006 incluye un componente terrestre que consta de 20 observatorios terrestres (algunos de los cuales incorporan datos del magnetómetro CGSM), lo que indica el reconocimiento de la importancia de las observaciones terrestres coordinadas.