Low‐Cost Monitoring of Energetic Particle Precipitation: Weather Balloon‐Borne Timepix Measurements During the May 2024 Superstorm
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Understanding energetic electron precipitation is crucial for accurate space weather modeling and forecasting, impacting the Earth's upper atmosphere and human infrastructure. This study presents a low‐cost, low‐mass, and low‐power solution for high‐fidelity analysis of electron precipitation events by measuring the resulting bremsstrahlung X‐ray emissions. Specifically, we report on results from the flight of a radiation detector payload that utilized a silicon pixel read‐out “Timepix” chip, and its successful utilization onboard a “burster” weather balloon. We launched this payload during the May 2024 superstorm, capturing high‐resolution measurements of both background cosmic ray radiation as well as storm‐time energetic electron precipitation. We further developed particle and radiation detection algorithms to separate bremsstrahlung X‐rays from other particle species in the pixel‐resolved trajectories as seen in the Timepix detector. The measurements revealed a distinctive four‐peak structure in X‐ray flux, corresponding to periodic four‐minute‐long bursts of energetic electron precipitation between 21:20 and 21:40 UT. This precipitation was also observed by a riometer station close to the balloon launch path, further validating balloon measurements and the developed X‐ray identification algorithm. The clear periodic structure of the measured precipitation is likely caused by modulation of the electron losses from the radiation belt by harmonic Pc5 ultra‐low frequency waves, observed contemporaneously on the ground. The study underscores the potential of compact, low‐cost payloads for advancing our understanding of space weather. Specifically, we envision a potential use of such Timepix‐based detectors in space science, for example, on sounding rockets or nano‐, micro‐, and small satellite platforms.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».