Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Магнитосферная многомасштабная миссия
Художественное изображение космического корабля MMS (SVS12239) .png
Тип миссииИсследования магнитосферы
ОператорНАСА
COSPAR ID2015-011A, 2015-011B, 2015-011C, 2015-011D
SATCAT нет.40482, 40483, 40484, 40485
Интернет сайтммс .gsfc .nasa .gov
Продолжительность миссииПланируется: 2 года, 5,5 месяцев [1]
Прошло: 5 лет, 10 месяцев, 28 дней
Свойства космического корабля
ПроизводительЦентр космических полетов Годдарда
Стартовая масса1360 кг (2 998 фунтов) [1]
РазмерыВ походном состоянии: 3,4 × 1,2 м (11 × 4 фута) [1] В
развернутом состоянии: 112 × 29 м (369 × 94 футов) [1]
Начало миссии
Дата запуска13 марта 2015, 02:44 UTC ( 2015-03-13UTC02: 44 ) 
РакетаАтлас V 421
Запустить сайтМыс Канаверал SLC-41
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимСильно эллиптический
Высота перигея2,550 км (1,580 миль) [1]
Высота апогеяДневной этап: 70 080 км (43 550 миль) [1]
Ночной этап: 152 900 км (95 000 миль) [1]
Наклон28,0 °
Магнитосферная многомасштабная миссия logo.png
←  СТЕРЕО
IMAP  →
 

Магнитосферный Multiscale (MMS) Миссия является НАСА роботизированный космический полет для изучения магнитосферы Земли , используя четыре одинаковых космических аппаратов , летевший в тетраэдрической образовании. [2] Космический корабль был запущен 13 марта 2015 года в 02:44  UTC . [3] Задача предназначена для сбора информации о микрофизике от магнитного пересоединения , энергичного ускорения частиц и турбулентности ⁠-процессов , которые происходят во многой астрофизической плазме . [4] По состоянию на март 2020 года у космического корабля MMS достаточно топлива, чтобы работать до 2040 года.[5]

Фон [ править ]

Миссия основывается на успехах миссии ESA Cluster , но превзойдет ее по пространственному и временному разрешению, что позволит впервые провести измерения критической области диффузии электронов, места, где происходит магнитное пересоединение. Его орбита оптимизирована для проведения продолжительных периодов времени в местах, где, как известно, происходит пересоединение: на дневной магнитопаузе , месте, где давление солнечного ветра и магнитного поля планет равны; и в хвосте магнитосферы , который образуется давлением солнечного ветра на магнитосферу планеты и может распространяться на большие расстояния от своей исходной планеты.

Магнитное пересоединение в магнитосфере Земли - один из механизмов, ответственных за полярное сияние , и он важен для науки об управляемом ядерном синтезе, потому что это один из механизмов, предотвращающих магнитное удержание термоядерного топлива. Эти механизмы изучаются в космическом пространстве путем измерения движения материи в звездных атмосферах, таких как атмосфера Солнца. Магнитное пересоединение - это явление, при котором энергия может эффективно передаваться от магнитного поля к движению заряженных частиц. [6]

Космический корабль [ править ]

Воспроизвести медиа
Видео обзора миссии MMS
Воспроизвести медиа
Визуализация перехода космического корабля на орбиту

Миссия MMS состоит из четырех космических аппаратов. Каждый из них имеет стартовую массу 1360 кг (2998 фунтов). [1] В походной конфигурации запуска каждый из них имеет размер примерно 3,4 на 1,2 м (11 на 4 фута), а в сложенном виде они имеют общую высоту 4,9 м (16 футов). [1] После вывода на орбиту в общей сложности развертывается восемь осевых и тросовых стрел, увеличивая габариты аппарата до 112 на 29 м (369 на 94 фута). [1]

Космический корабль MMS имеет стабилизированное вращение и вращается со скоростью три оборота в минуту для сохранения ориентации. Каждый космический корабль содержит 12 двигателей, подключенных к четырем топливным бакам с гидразином. Данные о местоположении предоставляются с помощью высокочувствительного оборудования GPS, в то время как положение поддерживается четырьмя звездными трекерами , двумя акселерометрами и двумя датчиками солнца . [1]

Миссия разбита на три этапа. Фаза ввода в эксплуатацию продлится примерно пять с половиной месяцев после запуска, а научная фаза продлится два года. Первая научная фаза будет сосредоточена на магнитной границе между Землей и Солнцем (дневные операции) в течение полутора лет, при этом космический корабль будет вращаться вокруг Земли на расстоянии 2550 на 70 080 км (1580 на 43 550 миль). Вторая научная фаза будет изучать пересоединение в магнитном хвосте Земли (операции на ночной стороне) в течение полугода, увеличивая орбиту до 2550 на 152 900 км (1580 на 95 010 миль). [1]

Инструменты [ править ]

На каждом космическом корабле проводится несколько экспериментов, разделенных на три комплекта: комплект «Горячая плазма», комплект детекторов энергетических частиц и комплект «Поля». [7]

Пакет Hot Plasma Suite измеряет количество, направление и энергию частиц плазмы во время пересоединения. Он состоит из двух инструментов:

  • Fast Plasma Investigation (FPI), набор из четырех двойных электронных спектрометров и четырех двойных ионных спектрометров.
  • Анализатор состава горячей плазмы (HPCA) определяет скорость частиц для определения их массы и типа.

Пакет детекторов энергетических частиц обнаруживает частицы с энергиями, намного превышающими те, которые обнаруживаются программой Hot Plasma Suite. Он состоит из двух инструментов:

  • Датчик энергетических частиц Fly's Eye (FEEPS), набор кремниевых твердотельных детекторов для измерения энергии электронов. Между двумя FEEPS на космический корабль, отдельные детекторы расположены так, чтобы обеспечивать одновременно 18 различных углов обзора; отсюда и термин «мушиный глаз».
  • Энергетический ионный спектрометр (EIS) измеряет энергию и общую скорость обнаруженных ионов, чтобы определить их массу. EIS может обнаруживать ионы гелия и кислорода при энергиях выше, чем у HPCA.

Fields Suite измеряет характеристики магнитного и электрического поля. Он состоит из шести инструментов:

  • Аналоговый магнитометр Fluxgate (AFG), определяет силу магнитного поля.
  • Цифровой магнитометр Fluxgate (DFG) определяет силу магнитных полей.
  • Электронный дрейфовый прибор (EDI) измеряет напряженность электрического и магнитного поля, отправляя пучок электронов в космос и измеряя, сколько времени требуется электронам, чтобы повернуть обратно в присутствии этих полей.
  • Двойной зонд с вращающейся плоскостью (SDP) состоит из электродов на концах четырех проводов длиной 60 м (200 футов), которые отходят от космического корабля для измерения электрических полей.
  • Axial Double Probe (ADP), набор электродов на двух антеннах длиной 49 футов (15 м), установленных в осевом направлении на космическом корабле.
  • Магнитометр с поисковой катушкой (SCM), индукционный магнитометр, используемый для измерения магнитных полей.

Персонал и развитие [ править ]

Ракета-носитель Атлас V
Воспроизвести медиа
MMS обнаружил магнитное пересоединение в турбулентной плазме

Главным исследователем является Джеймс Л. Берч из Юго-Западного исследовательского института , которому помогает международная группа исследователей, ведущих специалистов по приборам и экспертов по теории и моделированию. [8] Ученый проекта - Томас Э. Мур из Центра космических полетов Годдарда . [9] Образование и работа с общественностью являются ключевыми аспектами миссии, при этом разрабатываются мероприятия для студентов, ультразвуковая обработка данных и шоу в планетариях.

Миссия была выбрана для поддержки НАСА в 2005 году. Системное проектирование, проектирование автобуса космического корабля, интеграция и испытания были выполнены Центром космических полетов Годдарда в Мэриленде . Инструментарий совершенствуется с привлечением обширного опыта из других проектов, таких как миссии IMAGE , Cluster и Cassini . В июне 2009 года MMS было разрешено перейти к этапу C, пройдя предварительную проверку проекта . Миссия прошла критический анализ проекта в сентябре 2010 года. [10] Космический аппарат был запущен на ракете Atlas V 421 [11] в марте 2015 года [3].[12]

Формация летающая [ править ]

Чтобы собрать желаемые научные данные, группировка из четырех спутников MMS должна поддерживать тетраэдрическую форму через определенную интересующую область на высокоэллиптической орбите. Построение поддерживается за счет использования GPS- приемника, рассчитанного на большую высоту , навигатора для получения информации об орбите и регулярных маневров по техническому обслуживанию строения. [13] Благодаря программе « Навигатор» миссия MMS дважды побила мировой рекорд Гиннеса по определению максимальной высоты сигнала GPS (43 500 и 116 300 миль над поверхностью в 2016 и 2019 годах соответственно). [14] [15]

Открытия [ править ]

В 2016 году миссия MMS была первой, кто непосредственно обнаружил магнитное пересоединение , явление, которое определяет космическую погоду в магнитосфере Земли. [16] [17]

С тех пор MMS обнаружила магнитное пересоединение, происходящее в неожиданных местах. В 2018 году MMS впервые обнаружила магнитное пересоединение в магнитослое , области пространства, которая ранее считалась слишком хаотичной и нестабильной для поддержания пересоединения. [18] Веревки магнитного потока и вихри Кельвина – Гельмгольца - это другие явления, в которых MMS обнаружила события пересоединения вопреки ожиданиям. [5]

В августе 2019 года астрономы сообщили, что MMS провела первые измерения с высоким разрешением межпланетной ударной волны от Солнца. [19]

См. Также [ править ]

  • IMAGE , тепловизор для исследования магнитопаузы в полярное сияние, предшествующего спутника исследования магнитосферы
  • УДАРИТЬ КУЛАКОМ
  • ТРЕКЕРЫ

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l "Магнитосферная многомасштабная: использование магнитосферы Земли в качестве лаборатории для изучения микрофизики магнитного пересоединения" (PDF) . НАСА . Март 2015 года . Проверено 12 марта 2015 года .
  2. ^ "Космические аппараты и инструменты MMS" . НАСА . 3 августа 2017 . Проверено 12 марта 2020 .
  3. ^ a b «Запуск MMS» . НАСА . 2 апреля 2015 . Проверено 12 марта 2020 .
  4. ^ Льюис, WS "MMS-SMART: быстрые факты" . Юго-Западный научно-исследовательский институт . Проверено 5 августа 2009 года .
  5. ^ a b Джонсон-Гро, Мара (12 марта 2020 г.). «MMS НАСА отмечает 5-й год бить рекорды в космосе» . НАСА . Проверено 12 марта 2020 .
  6. ^ Вайвадс, Андрис; Ретино, Алессандро; Андре, Матс (февраль 2006 г.). «Микрофизика магнитного пересоединения». Обзоры космической науки . 122 (1–4): 19–27. Bibcode : 2006SSRv..122 ... 19V . DOI : 10.1007 / s11214-006-7019-3 .
  7. ^ "Инструменты на борту MMS" . НАСА . 30 июля 2015 . Проверено 2 января +2016 .
  8. ^ "Команда SMART" . Юго-Западный научно-исследовательский институт . Проверено 28 сентября 2012 года .
  9. ^ Фокс, Карен С .; Мур, Том (1 октября 2010 г.). «Вопросы и ответы: миссии, встречи и модель магнитосферы с радиальными шинами» . НАСА . Проверено 28 сентября 2012 года .
  10. ↑ Хендрикс, Сьюзен (3 сентября 2010 г.). "Магнитосферная миссия НАСА перешагнула важный рубеж" . НАСА . Проверено 28 сентября 2012 года .
  11. ^ "Атлас V Объединенного стартового альянса награжден четырьмя миссиями НАСА по запуску ракет" (пресс-релиз). United Launch Alliance . 16 марта 2009 года Архивировано из оригинала 20 июля 2015 года . Проверено 5 августа 2009 года .
  12. ↑ Вернер, Дебра (19 декабря 2011 г.). «Отставание в расходах на растущее признание вклада гелиофизики» . SpaceNews . Проверено 6 марта 2014 .
  13. ^ "Магнитосферный многоуровневый космический корабль" . Центр космических полетов Годдарда . НАСА . Дата обращения 1 мая 2018 .
  14. ↑ Джонсон-Гро, Мара (4 ноября 2016 г.). «MMS НАСА бьет мировой рекорд Гиннеса» . НАСА . Дата обращения 12 марта 2020 .
  15. ↑ Бэрд, Дэнни (4 апреля 2019 г.). «Рекордный спутник продвигает НАСА в исследованиях высокогорной GPS» . НАСА . Дата обращения 12 марта 2020 .
  16. ↑ Choi, Charles Q. (13 мая 2016 г.). «Зонды НАСА засвидетельствовали мощные магнитные бури у Земли» . Scientific American . Дата обращения 14 мая 2016 .
  17. ^ Burch, JL; и другие. (Июнь 2016). «Электронно-масштабные измерения магнитного пересоединения в космосе» . Наука . 352 (6290). aaf2939. Bibcode : 2016Sci ... 352.2939B . DOI : 10.1126 / science.aaf2939 . hdl : 10044/1/32763 . PMID 27174677 . 
  18. ↑ Джонсон-Гро, Мара (9 мая 2018 г.). «Космический корабль НАСА обнаруживает новый магнитный процесс в турбулентном пространстве» . НАСА . Дата обращения 12 марта 2020 .
  19. ↑ Джонсон-Гро, Мара (8 августа 2019 г.). «MMS НАСА обнаруживает свой первый межпланетный удар» . НАСА . Проверено 12 августа 2019 .
  • Молдвин, Марк (2008). Введение в космическую погоду . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-86149-6.
  • "SwRI, чтобы возглавить магнитосферную многомасштабную миссию НАСА" . Space Daily . 12 мая 2005 г.
  • Шарма, А. Сурджалал; Кертис, Стивен А. (2005). «Магнитосферная многомасштабная миссия». Неравновесные явления в плазме . Библиотека астрофизики и космических наук. 321 . Springer Нидерланды. С. 179–195. DOI : 10.1007 / 1-4020-3109-2_8 . ISBN 978-1-4020-3108-3.
  • Национальный исследовательский совет (2003 г.). Солнце к Земле - и дальше . Национальная академия прессы. ISBN 978-0-309-08972-2.
  • Стратегический план НАСА на 2006 год . НАСА. 2006. OCLC  70110760 . НП-2006-02-423-HQ.
  • Научный план Управления научных миссий НАСА на 2007–2016 гг. (PDF) . НАСА. 2007. NP-2007-03-462-HQ. Архивировано из оригинального (PDF) 24 февраля 2014 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт магнитосферной многомасштабной миссии Центра космических полетов имени Годдарда НАСА
  • Сайт магнитосферной многоуровневой миссии Управления миссии НАСА
  • Сайт магнитосферной многомасштабной миссии Юго-Западного исследовательского института
  • Сайт магнитосферной многомасштабной миссии Университета Райса
  • Канал Magnetospheres Multiscale Mission на YouTube