Солнечный орбитальный аппарат

Эта статья нуждается в обновлении . Обновите эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Март 2020 г. )

Солнечный орбитальный аппарат

Художественная визуализация Solar Orbiter
Тип миссии	Орбитальный аппарат солнечной гелиофизики
Оператор	ЕКА / НАСА
COSPAR ID	2020-010A
SATCAT нет.	45167
Интернет сайт	научно .esa .int / солнечно-орбитальный /
Продолжительность миссии	7 лет (номинально) + 3 года (продлено) [1] [2] Прошло: 1 год и 10 дней
Свойства космического корабля
Производитель	Airbus Defense and Space
Стартовая масса	1800 кг (4000 фунтов) [3]
Масса полезной нагрузки	209 кг (461 фунт) [4]
Размеры	2,5 × 3,1 × 2,7 м (8 × 10 × 9 футов) [3]
Мощность	180 Вт [3]
Начало миссии
Дата запуска	10 февраля 2020 года, 04:03 UTC [5]
Ракета	Атлас В 411 (АВ-087) [6] [7]
Запустить сайт	Мыс Канаверал , SLC-41
Подрядчик	United Launch Alliance
Поступил в сервис	Ноябрь 2021 г. (начало основной миссии)
Параметры орбиты
Справочная система	Гелиоцентрический
Режим	Эллиптическая орбита
Высота перигелия	0,28 а.е. [6]
Высота афелия	0,91 а.е.
Наклон	24 ° (номинальный) 33 ° (расширенный)
Период	168 дней
Эпоха	?
Главный
Тип	Отражатель Ричи – Кретьена
Диаметр	160 мм
Фокусное расстояние	2,5 м
Длины волн	Видимый свет , ультрафиолет , рентгеновские лучи
Инструменты EPD Детектор энергичных частиц EUI Экстремальный ультрафиолетовый тепловизор МАГ Магнитометр МЕТИС Многоэлементный телескоп для визуализации и спектроскопии Коронограф ФИ Поляриметрический и гелиосейсмический формирователь изображений RPW Радио и плазменные волны SolOHI Solar Orbiter Гелиосферный формирователь изображения СПЕЦИЯ Спектральная визуализация корональной среды STIX Рентгеновский спектрометр / телескоп SWPA Анализатор плазмы солнечного ветра
Знаки отличия миссии Solar Orbiter . Космическое видение ←  ЧЕОПЫ Евклид  →

Solar Orbiter ( SOLO ) ^[8] является Sun -observing спутник , разработанный Европейским космическим агентством (ЕКА). SolO предназначен для выполнения подробных измерений внутренней гелиосферы и зарождающегося солнечного ветра , а также для выполнения близких наблюдений за полярными областями Солнца, что трудно сделать с Земли , и оба служат для ответа на вопрос «Как Солнце создает и управляет гелиосфера? "

SOLO делает наблюдения Солнца с эксцентрической орбите движется так близко , как ≈60 солнечных радиусов (R S ) , или 0,284 астрономических единиц (AU), помещая его в Mercury «ы перигелием из 0.3075 а.е.. ^[9] Во время полета наклонение орбиты будет увеличено примерно до 24 °. Общая стоимость миссии составляет 1,5 миллиарда долларов США с учетом взносов ЕКА и НАСА. ^[10]

SolO был запущен 10 февраля 2020 года. Миссия рассчитана на 7 лет.

Космический корабль [ править ]

Космический аппарат Solar Orbiter представляет собой трехосевую стабилизированную платформу с заостренным концом света и специальным теплозащитным экраном, обеспечивающим защиту от высоких уровней солнечного потока вблизи перигелия. Космический аппарат представляет собой устойчивую платформу для размещения приборов дистанционного зондирования и установки на месте в электромагнитно чистой среде. 21 датчик был настроен на космическом корабле, чтобы каждый мог проводить эксперименты на месте или дистанционно с доступом к солнечной среде и с защитой от нее. Solar Orbiter унаследовал технологии от предыдущих миссий, такие как солнечные батареи от BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO). В солнечных батареяхмогут вращаться вокруг своей продольной оси, чтобы избежать перегрева при приближении к Солнцу. Аккумуляторная батарея обеспечивает дополнительную мощность в других точках миссии, например, в периоды затмений во время планетарных облетов.

Подсистема телеметрии, слежения и управления обеспечивает возможность связи с Землей в X-диапазоне. Подсистема поддерживает телеметрию, дистанционное управление и дальность. Антенны с низким коэффициентом усиления используются для фазы запуска и ранней орбиты (LEOP) и теперь функционируют как резервная во время фазы миссии, когда используются управляемые антенны со средним и высоким коэффициентом усиления. Высокотемпературная антенна с высоким коэффициентом усиления должна указывать на широкий диапазон позиций, чтобы обеспечить связь с наземной станцией и иметь возможность передавать по нисходящей линии достаточные объемы данных. Его дизайн был адаптирован из миссии BepiColombo. Антенну можно сложить для защиты от теплового экрана Solar Orbiter при необходимости. Поэтому большая часть данных будет изначально храниться во встроенной памяти и отправляться обратно на Землю при первой же возможности.

Наземная станция в Маларгуэ (Аргентина) с 35-метровой антенной используется от 4 до 8 часов в день (эффективно). Наземная станция ЕКА Malargüe будет использоваться для всех операций на протяжении всей миссии, а наземные станции в New Norcia , Австралия, и Cebreros , Испания, будут действовать в качестве резервных при необходимости. ^[11]

Операции миссии [ править ]

Во время обычных научных операций научные данные передаются по нисходящей линии связи в течение восьми часов в течение каждого периода связи с наземной станцией. Дополнительные восьмичасовые проходы по нисходящей линии связи планируются по мере необходимости для достижения требуемого полного возврата научных данных миссии. Наземный сегмент Solar Orbiter позволяет максимально повторно использовать инфраструктуру ЕКА для миссий в дальний космос:

• Наземные станции, входящие в сеть станций космического слежения ЕКА ( ESTRACK )
• Операционный центр миссии (MOC), расположенный в ESOC , Дармштадт , Германия
• Центр научных операций (SOC), расположенный в ESAC , Вильянуэва-де-ла-Каньяда , Испания
• Сеть связи, связывающая различные удаленные центры и станции для поддержки оперативного трафика данных.

Научно-операционный центр отвечал за планирование миссий и формирование запросов к MOC, а также за архивирование научных данных. SOC работает на активной научной фазе миссии, то есть с начала крейсерской фазы и далее. Передача операций с полезной нагрузкой от MOC к SOC выполняется в конце фазы ввода в эксплуатацию в околоземном пространстве (NECP). Станция ЕКА Malargüe в Аргентине будет использоваться для всех операций на протяжении всей миссии, а наземные станции станции New Norcia , Австралия, и станции Cebreros , Испания, будут при необходимости действовать в качестве резервных. ^[12]

Во время начальной фазы полета, которая продлится до ноября 2021 года, Solar Orbiter выполнит два гравитационных маневра вокруг Венеры и один вокруг Земли, чтобы изменить траекторию космического корабля, направляя его к самым внутренним регионам Солнечной системы. В то же время Solar Orbiter будет собирать данные на местах, характеризовать и калибровать свои инструменты дистанционного зондирования. Первый близкий прохождение Солнца состоится в 2022 году на расстоянии примерно трети расстояния от Земли до Солнца. ^[13]

Орбита космического корабля была выбрана так, чтобы она находилась «в резонансе» с Венерой, что означает, что он будет возвращаться в окрестности планеты каждые несколько орбит и снова может использовать гравитацию планеты для изменения или наклона своей орбиты. Первоначально Solar Orbiter будет ограничен той же плоскостью, что и планеты, но каждое столкновение с Венерой будет увеличивать наклон ее орбиты. Например, после встречи с Венерой в 2025 году она совершит свой первый солнечный проход под углом наклона 17 °, увеличиваясь до 33 ° во время предполагаемой фазы продления миссии, в результате чего прямой обзор будет иметь еще больше полярных регионов. ^[13]

Научные цели [ править ]

Космический корабль приближается к Солнцу каждые шесть месяцев. ^[14] Наиболее близкий подход будет использоваться для повторного изучения одного и того же участка солнечной атмосферы. Solar Orbiter сможет наблюдать нарастание магнитной активности в атмосфере, которая может привести к мощным солнечным вспышкам или извержениям.

У исследователей также будет возможность координировать наблюдения с миссией NASA Parker Solar Probe (2018-2025 гг.), Которая выполняет измерения протяженной короны Солнца .

Задача миссии - провести подробные исследования Солнца и его внутренней гелиосферы с высоким разрешением . Новое понимание поможет ответить на эти вопросы:

• Как и где в короне возникают плазма и магнитное поле солнечного ветра ?
• Как солнечные переходные процессы влияют на изменчивость гелиосферы?
• Как солнечные извержения производят излучение энергичных частиц , заполняющее гелиосферу?
• Как работает солнечная динамо-машина и как связки между Солнцем и гелиосферой?

Инструменты [ править ]

Полезная нагрузка для науки состоит из 10 инструментов: ^[15]

Гелиосферные приборы на месте (4)

• SWA - Анализатор плазмы солнечного ветра (Соединенное Королевство): состоит из набора датчиков, которые измеряют объемные свойства ионов и электронов (включая плотность, скорость и температуру) солнечного ветра, тем самым определяя солнечный ветер в диапазоне от 0,28 до 1,4 ат. солнце. Помимо определения основных свойств ветра, SWA обеспечивает измерения ионного состава солнечного ветра для ключевых элементов (например, групп C, N, O и Fe, Si или Mg) ^[16]
• EPD - Детектор энергетических частиц (Испания): измеряет состав, временные характеристики и функции распределения надтепловых и энергичных частиц. Научные темы, которые будут рассмотрены, включают источники, механизмы ускорения и процессы переноса этих частиц ^[17]
• MAG - Магнитометр (Великобритания): обеспечивает измерения на месте гелиосферного магнитного поля (до 64 Гц) с высокой точностью. Это облегчит детальное изучение того, как магнитное поле Солнца связано с космосом и эволюционирует в течение солнечного цикла; как частицы ускоряются и распространяются по Солнечной системе, в том числе к Земле; как корона и солнечный ветер нагреваются и ускоряются ^[16]
• RPW - Radio and Plasma Waves (Франция): Уникальный среди инструментов Solar Orbiter, RPW выполняет измерения как на месте, так и с помощью дистанционного зондирования. RPW измеряет магнитные и электрические поля с высоким временным разрешением с помощью ряда датчиков / антенн, чтобы определить характеристики электромагнитных и электростатических волн в солнечном ветре ^[16]

Приборы дистанционного зондирования Земли (6)

• PHI - Polarimetric and Helioseismic Imager (Германия): Обеспечивает с высоким разрешением и измерения полного диска фотосферного векторного магнитного поля и скорости прямой видимости (LOS), а также интенсивности континуума в видимом диапазоне длин волн. Карты скоростей LOS имеют точность и стабильность, позволяющие проводить детальные гелиосейсмические исследования недр Солнца, в частности, с высоким разрешением в зоне солнечной конвекции и измерения фотосферного магнитного поля на всем диске ^[4]
• EUI - Extreme Ultraviolet Imager (Бельгия): снимает слои солнечной атмосферы над фотосферой, обеспечивая тем самым незаменимую связь между солнечной поверхностью и внешней короной, которая в конечном итоге формирует характеристики межпланетной среды. Кроме того, EUI предоставляет первые в истории УФ-изображения Солнца с внеэклиптической точки зрения (до 33 ° солнечной широты во время расширенной фазы миссии) ^[4]
• SPICE - Spectral Imaging of the Coronal Environment (Франция): Выполняет спектроскопию изображений в крайнем ультрафиолетовом диапазоне для удаленной характеристики свойств плазмы короны Солнца на диске. Это позволит сопоставить составные сигнатуры потоков солнечного ветра на месте с их источниками на поверхности Солнца ^{[4] [18] [19]}
• STIX - Телескоп-спектрометр для визуализации рентгеновских лучей (Швейцария): обеспечивает спектроскопию изображений солнечного теплового и нетеплового рентгеновского излучения от 4 до 150 кэВ. STIX предоставляет количественную информацию о времени, местоположении, интенсивности и спектрах ускоренных электронов, а также высокотемпературной тепловой плазмы, в основном связанной со вспышками и / или микровспышками ^[4]
• Metis ^[20] - Coronagraph (Италия): Одновременно снимает видимое и далекое ультрафиолетовое излучение солнечной короны и диагностирует с беспрецедентным временным охватом и пространственным разрешением структуру и динамику полной короны в диапазоне от 1,4 до 3,0 (от 1,7–4,1) радиусов Солнца от центра Солнца, при минимальном (максимальном) перигелии во время номинальной миссии. Это область, которая имеет решающее значение для связи атмосферных явлений Солнца с их эволюцией во внутренней гелиосфере ^[4]
• SoloHI - Solar Orbiter Heliospheres Imager (США): позволяет получать изображения как квазистационарного потока, так и переходных возмущений в солнечном ветре в широком поле зрения, наблюдая за видимым солнечным светом, рассеянным электронами солнечного ветра. SoloHI обеспечивает уникальные измерения для точного определения корональных выбросов массы (CME). (Предоставлен NRL) ^{[21] [22]}

Участвующие учреждения [ править ]

Следующие учреждения используют каждый инструмент: ^[23]

• Анализатор плазмы солнечного ветра (SWA): Лаборатория космических исследований Малларда
• Детектор энергетических частиц (EPD): Университет Алкалы , Университет Киля (CAU)
• Магнитометр (MAG): Имперский колледж Лондона
• Радио и плазменные волны (RPW): Observatoire de Paris
• Поляриметрический и гелиосейсмический формирователь изображений (PHI): Институт исследования солнечной системы Макса Планка (MPS), Институт астрофизики Андалусии (IAA)
• Экстремальный ультрафиолетовый формирователь изображения (EUI): Centre Spatial de Liège , Институт исследования солнечной системы им. Макса Планка (MPS)
• Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE): Лаборатория Резерфорда Эпплтона , Институт исследования солнечной системы Макса Планка (MPS)
• Спектрометр / телескоп для визуализации рентгеновских лучей (STIX): FHNW , Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ^[24]
• Коронограф (Метис): Флорентийский университет , INAF , Институт исследования солнечной системы Макса Планка (MPS)
• Гелиосферный формирователь изображения (SoloHI): Лаборатория военно-морских исследований США

Хронология и статус [ править ]

• Апрель 2012 г .: контракт на строительство орбитального аппарата на сумму 300 млн евро присужден Astrium UK ^[25]
• Июнь 2014 г .: солнечный экран завершил двухнедельный тест на выпечку ^[26]
• Сентябрь 2018: Космический корабль отправлен в IABG в Германии для начала кампании экологических испытаний ^[27]
• Февраль 2020 г .: успешный запуск ^[28]
• Май-июнь 2020 г .: Встреча с ионным и пылевым хвостами C / 2019 Y4 (ATLAS) ^{[29] [30]}
• Июль 2020 г .: Опубликованы первые изображения Солнца ^[31]

Задержки при запуске [ править ]

В апреле 2015 года запуск был перенесен с июля 2017 года на октябрь 2018 года. ^[32] В августе 2017 года Solar Orbiter считался «готовым к запуску» в феврале 2019 года. ^[33] Запуск состоялся 10 февраля 2020 года ^{[5] ]} на Atlas V 411. ^{[7] [34]}

Запустить [ редактировать ]

Атлас V 411 (AV-087) стартовал с SLC-41 на мысе Канаверал, Флорида, в 04:03 UTC. Космический аппарат Solar Orbiter отделился от верхней ступени Centaur почти 53 минуты спустя, а Европейское космическое агентство получило первые сигналы с космического корабля несколькими минутами позже. ^[10]

Траектория [ править ]

После запуска Solar Orbiter потребуется примерно 3,5 года, используя повторяющиеся гравитационные сигналы с Земли и Венеры, чтобы достичь своей рабочей орбиты, эллиптической орбиты с перигелием 0,28 а.е. и афелием 0,91 а.е. Первый пролет над Венерой состоится в декабре 2020 года. В течение ожидаемой продолжительности миссии в 7 лет он будет использовать дополнительную гравитационную помощь от Венеры, чтобы поднять ее наклон с 0 ° до 24 °, что позволит ему лучше видеть полюса Солнца. Если будет одобрен расширенный полет, наклон может увеличиться до 33 °. ^{[1] [35]}

Во время полета к Венере Solar Orbiter прошел через ионный хвост кометы C / 2019 Y4 (ATLAS) с 31 мая по 1 июня 2020 года. Он пройдет через пылевой хвост кометы 6 июня 2020 года. ^{[29] [30]}

В июне 2020 года Solar Orbiter приблизился к Солнцу на расстоянии 77000000 км (48000000 миль) и сделал самые близкие из когда-либо сделанные снимки Солнца. ^[36]

См. Также [ править ]

• Advanced Composition Explorer  - научный спутник НАСА для изучения энергичных частиц
• Адитья-Л1
• Parker Solar Probe  - роботизированный космический корабль НАСА для исследования внешней короны Солнца
• Обсерватория солнечной динамики
• Солнечная и гелиосферная обсерватория  - европейская космическая обсерватория, изучающая Солнце и его солнечный ветер; краеугольная миссия в научной программе ЕКА
• Solar Sentinels  - концепция 2006 года для серии миссий к Солнцу.
• Космический солнцезащитный козырек  - щит космического корабля для уменьшения звездного света и излучения
• СТЕРЕО
• TRACE  - Transition Region and Coronal Explorer, гелиофизическая и солнечная обсерватория НАСА, 1998-2010 гг.
• Улисс  - роботизированный космический зонд 1990 года; изучал Солнце с околополярной орбиты
• Ветер

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Solar Orbiter .

• Домашняя страница Solar Orbiter - ESA
• Специальный выпуск "The Solar Orbiter Mission" по астрономии и астрофизике
• Solar Orbiter на eoPortal
• Домашняя страница прибора МЕТИС