โครงการ Canadian Geospace Monitoring (CGSM) เป็นโครงการวิทยาศาสตร์อวกาศของแคนาดาที่ริเริ่มขึ้นในปี 2548 โดยได้รับการสนับสนุนงบประมาณหลักจากองค์การอวกาศแคนาดาและประกอบด้วยเครือข่ายของเครื่องมือถ่ายภาพเครื่องวัดแสง แบบสแกนตามแนวเส้นเมริเดียน เครื่องวัด ไอโอโนมิเตอร์ เครื่อง วัดสนาม แม่เหล็ก เครื่องตรวจ วัดไอโอโนสเฟียร์แบบดิจิทัลและ เรดาร์ SuperDARN ความถี่สูง วัตถุประสงค์หลักของ CGSM คือการให้ข้อมูลการสังเกตการณ์แบบซินอปติกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่และเวลาของ อุณหพลศาสตร์และไฟฟ้าพลศาสตร์ของไอโอโนสเฟี ย ร์ใน ละติจูด ออโรร่าและขั้วโลกเหนือพื้นที่ขนาดใหญ่ของแคนาดา

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมสุริยะและสนามแม่เหล็กโลกส่งผลกระทบหลายประการ โดยสรุปคือ การก่อตัวของแมกนีโตสเฟียร์ ของโลก การให้พลังงานและสสารแก่แมกนีโตสเฟียร์ และการขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และปรากฏการณ์แสงเหนือที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด กระบวนการ ทางกายภาพในอวกาศใกล้โลกมีความน่าสนใจด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจและสิ่งที่เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมและจักรวาล กระบวนการเหล่านี้เชื่อมโยงไปตามสนามแม่เหล็กไปยังไอโอโนสเฟียร์ของโลกซึ่งนำ ไปสู่แสงเหนือ ความร้อน การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ และการเคลื่อนที่ของ พลาสมาขนาดใหญ่ กระบวนการ ในไอโอโนสเฟียร์เหล่านี้ล้วนน่าสนใจในตัวเอง นอกจากนี้ ยังมีความเข้าใจเพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่าง กระบวนการ ในไอโอโนสเฟียร์และกระบวนการที่เกิดขึ้นในอวกาศใกล้โลก ในทำนองนี้ การสังเกตการณ์กระบวนการในไอโอโนสเฟียร์สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจวัดพลวัตในอวกาศใกล้โลกจากระยะไกลได้

ปฏิสัมพันธ์นี้มีความสำคัญที่ละติจูดใกล้ขั้วโลก ละติจูดขั้วโลก และละติจูดขั้วโลก ซึ่งบริเวณขนาดใหญ่ของแมกนีโตสเฟียร์ถูกแมปไปตามสนามแม่เหล็กไปยังบริเวณที่ค่อนข้างเล็กของไอโอโนสเฟียร์ และพลวัตของ แมก นีโตสเฟี ยร์ ถูกควบคุมโดยพลาสมาเป็นหลักมากกว่าสนามแม่เหล็ก การจัดระเบียบนี้เกิดขึ้นจริงโดยละติจูดแม่เหล็กมากกว่าละติจูดทางภูมิศาสตร์ (ดู Baker และ Wing, ^{[ 1 ]}และเอกสารอ้างอิงในนั้นสำหรับคำอธิบายเกี่ยวกับพิกัดแม่เหล็กเทียบกับพิกัดทางภูมิศาสตร์) ตัวอย่างเช่น แสงออโรรามักถูกสังเกตบ่อยที่สุดที่ละติจูดแม่เหล็กระหว่างประมาณ 60 ถึง 80 องศา (ดู Eather ^{[ 2 ]} ) ในซีกโลกเหนือ แคนาดามีมวลแผ่นดินที่ใหญ่ที่สุดที่ละติจูดแม่เหล็ก ด้วยเหตุนี้ "ความได้เปรียบของแคนาดา" จึงทำให้แคนาดาเป็นผู้นำระดับโลกในการวิจัยแสงออโรราและไอโอโนสเฟียร์บนพื้นดินมานานหลายทศวรรษ

โครงการ CGSM ถูกวางแผนไว้ให้เป็นโครงการระดับชาติที่มีเป้าหมายเพื่อให้ได้ข้อมูลการสังเกตการณ์ ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ระดับโลก และใช้ข้อมูลเหล่านั้นเพื่อศึกษาพลวัตของชั้นบรรยากาศไอโอโน สเฟี ยร์ โดยตรง และศึกษาพลวัตของชั้นบรรยากาศแมกนีโตสเฟียร์โดยอ้อม โครงการนี้ได้รับการพัฒนาโดยยึดหลักการชี้นำที่ embodied อยู่ในหัวข้อวิทยาศาสตร์ท้าทายหลัก 5 หัวข้อ โดยสรุปแล้ว หัวข้อวิทยาศาสตร์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับ วัฏจักร การเชื่อมต่อและการพาความร้อน ความไม่เสถียรของชั้นบรรยากาศแมกนีโตสเฟียร์ การก่อตัวของแสงเหนือและการเร่งความเร็ว การขนส่ง และการสูญเสียของพลาสมาในชั้นบรรยากาศแมกนีโตสเฟียร์

วัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ของ CGSM กำหนดข้อกำหนดในการสังเกตการณ์ กล่าวโดยสรุป โปรแกรมนี้ออกแบบมาเพื่อระบุการตกของอนุภาค (แสงเหนือ) กระแสไฟฟ้า และการพาความร้อนของพลาสมาในชั้นไอโอโนสเฟียร์เหนือพื้นที่ขนาดใหญ่ของแคนาดา ซึ่งต้องใช้เครือข่ายของเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก ภาคพื้นดิน เครื่องตรวจวัดไอโอโนสเฟียร์ เรดาร์ความถี่สูง เครื่องถ่ายภาพท้องฟ้าทั้งหมดเครื่องวัด แสงแบบสแกนตามแนวเส้นเมริเดียน และเครื่องวัดไอโอโนมิเตอร์ นอกจากนี้ เครือข่ายเหล่านี้ต้องมีขอบเขตการมองเห็นที่ทับซ้อนกันซึ่งครอบคลุมละติจูดตั้งแต่บริเวณขั้วโลก ผ่าน เขต แสงเหนือไปจนถึงละติจูดใต้เขตแสงเหนือ การสังเกตการณ์ต้องมีความละเอียดเชิงเวลาและเชิงพื้นที่ที่เพียงพอ และมีคุณภาพที่เพียงพอ (สิ่งที่กำหนดคุณภาพขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่ใช้) เพื่อให้สามารถได้มาซึ่งวิทยาศาสตร์ใหม่จากการสังเกตการณ์เหล่านั้น

ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่คาดว่าจะเข้าร่วมโครงการ CGSM ได้ประชุมกันที่เมืองเอดมันตันในเดือนมิถุนายน ปี 2545 เพื่อเริ่มต้นวางแผนโครงการ ได้มีการตกลงกันในแผนการที่ทะเยอทะยาน ซึ่งต้องมีการติดตั้งเครื่องมือใหม่หลายประเภทในสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลและท้าทาย เครื่องมือเหล่านี้จะต้องทำงานได้อย่างอิสระเป็นเวลานาน และมีปัญหาขัดข้องน้อย ข้อมูลส่วนใหญ่จะต้องได้รับการกู้คืนแบบเรียลไทม์เพื่อให้ CGSM พัฒนาเป็น โครงการ ด้านสภาพอากาศในอวกาศ ที่สำคัญ นอกเหนือจากวัตถุประสงค์ด้านวิทยาศาสตร์อวกาศ จำเป็นต้องจัดหา ติดตั้ง และใช้งานเครื่องมือใหม่ในสถานที่ที่มีอยู่และสถานที่ใหม่ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ทีมงานได้เลือกใช้ ระบบ อินเทอร์เน็ตผ่านดาวเทียมความเร็วสูง HSi ของ Telesat Canadaร่วมกับโครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ (โดยพื้นฐานแล้วคือเครือข่ายบริเวณท้องถิ่นที่มีความสามารถเพิ่มเติม เช่นUPS , GPSและฮาร์ดดิสก์สำหรับจัดเก็บข้อมูล) นอกจากนี้ สมาชิกในทีมยังได้ยื่นขอทุนจากมูลนิธิเพื่อการนวัตกรรมแห่งแคนาดาสำหรับเครื่องมือใหม่ และประสบความสำเร็จในทุกด้าน เงินทุนที่ได้รับทำให้สามารถติดตั้ง (ซึ่งยังคงดำเนินการอยู่) เครื่องถ่ายภาพท้องฟ้าทั้งหมดเพิ่มเติมอีก 8 เครื่องเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก แบบฟลักซ์เกต 14 เครื่อง เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก แบบขดลวด เหนี่ยวนำ 8 เครื่องและ เรดาร์ SuperDARN เพิ่มเติมอีก 2 เครื่อง (เรดาร์ "PolarDARN" รุ่นใหม่) นอกเหนือจากสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่แล้วในปี 2545 (จากโครงการCANOPUS ^{[ 3 ]}ขององค์การอวกาศแคนาดาชุดเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก CANMOS ของกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติแคนาดา และโครงการ NORSTAR, SuperDARN และ CADI ที่ได้รับการสนับสนุน จาก NSERC ) ชุดอุปกรณ์สุดท้ายจะตรงตามข้อกำหนดทางวิทยาศาสตร์อย่างแน่นอน

โครงการ CGSM เริ่มต้นอย่างเป็นทางการด้วยการออกสัญญาให้กับทีมงานที่มหาวิทยาลัย Calgary (เครื่องวัดแสง, เครื่องวัดไอโอโนมิเตอร์, ASI), มหาวิทยาลัย Alberta (การจำลอง, การจัดการข้อมูล, เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกต), และมหาวิทยาลัย Saskatchewan (เรดาร์ SuperDARN HF โดยมีสัญญาย่อยกับมหาวิทยาลัย Western Ontario สำหรับเครื่องวัดไอโอโนโซนแบบดิจิทัล), กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติของแคนาดา (การปฏิบัติการด้านสภาพอากาศในอวกาศ) และสภาวิจัยแห่งชาติ (เครื่องตรวจวัดพลังงานแสงอาทิตย์) นอกจากนี้ มหาวิทยาลัย Calgary ยังได้พัฒนาระบบใหม่สำหรับการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศในพื้นที่ห่างไกล ในปี 2550 CSA ได้เปิดรับข้อเสนอสำหรับโครงการ CGSM ระยะที่สอง มีผู้ส่งข้อเสนอมากกว่า 20 รายในเดือนตุลาคม 2550 และมีการมอบสัญญาในปี 2551 สำหรับกิจกรรม CGSM ที่ต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

ในการทบทวนโครงการวิทยาศาสตร์อวกาศที่สำคัญของแคนาดาเมื่อเร็ว ๆ นี้ Liu et al. ^{[ 4 ]}ชี้ให้เห็นว่า CGSM เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกที่ไม่เหมือนใคร ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่กล่าวไว้ข้างต้นที่ว่าพื้นที่ออโรร่าส่วนใหญ่ของซีกโลกเหนือที่สามารถตรวจวัดระยะไกลจากพื้นดินได้นั้นอยู่เหนือดินแดนของแคนาดา และส่วนหนึ่งเนื่องมาจากการลงทุนจำนวนมากในโครงสร้างพื้นฐานการทดลองใหม่ที่กำลังดำเนินการและจะเกิดขึ้นในช่วงปี 2004-2010

CGSM เป็นส่วนเสริมของโครงการดาวเทียมและโครงการภาคพื้นดินระหว่างประเทศจำนวนมาก การทำงานร่วมกันระหว่าง CGSM และภารกิจดาวเทียมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดาวเทียมวัดกระบวนการพลาสมาที่เกิดขึ้นในแมกนีโตสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์โดยตรงโดยใช้แมกนีโตมิเตอร์และ เครื่องตรวจจับ สนามไฟฟ้าคลื่นพลาสมา และอนุภาค อย่างไรก็ตาม กระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการที่มีหลายระดับ โดยมีขนาดที่สำคัญตั้งแต่กิโลเมตรหรือน้อยกว่านั้นไปจนถึงหลายหมื่นกิโลเมตร การสังเกตการณ์จากดาวเทียมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเป็นเพียงวิธีเดียวที่เราสามารถมองเห็นกระบวนการที่สนใจได้โดยตรง ในขณะเดียวกัน ดาวเทียมก็เปรียบเสมือน "เข็มในกองฟาง" เนื่องจากขนาดที่ใหญ่โตมหาศาลของ ระบบ แมกนีโตสเฟียร์และความจริงที่ว่าทุกระดับดูเหมือนจะมีความสำคัญต่อพลวัตโดยรวม

พลวัต ของ แมกนีโตสเฟียร์ถูกฉายไปตามเส้นสนามแม่เหล็กเข้าสู่ไอโอโนสเฟียร์และสามารถมองเห็นได้ เช่น ในการเปลี่ยนแปลงของแสงออโรร่า และการเคลื่อนที่ของพลาสมา ไอโอโนสเฟียร์ขนาดใหญ่ดังนั้นเราจึงได้ภาพสองมิติของ พลวัตของ แมกนีโตสเฟียร์ซึ่งเป็นส่วนเสริมที่สำคัญต่อการสังเกตการณ์จากดาวเทียม การทำงานร่วมกันและคุณค่าในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ได้รับการยอมรับมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาภารกิจคลัสเตอร์ขององค์การอวกาศยุโรป ได้รวมกลุ่มทำงานภาคพื้นดินที่จัดตั้งขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มผลกระทบของการสังเกตการณ์ภาคพื้นดินที่ประสานงานกันให้มากที่สุด (ดู Amm et al., ^{[ 5 ]}สำหรับคำอธิบายเกี่ยวกับผลกระทบของกลุ่มทำงานภาคพื้นดินของคลัสเตอร์) ภารกิจ THEMIS ของ NASA ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียมห้า ดวงที่ปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2549 ประกอบด้วยส่วนประกอบภาคพื้นดินที่ประกอบด้วยหอดูดาวภาคพื้นดิน 20 แห่ง (บางแห่งรวมข้อมูลแมกนีโตมิเตอร์ CGSM) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการตระหนักถึงความสำคัญของการสังเกตการณ์ภาคพื้นดินที่ประสานงานกัน