Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с SMILE (спутник) )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Солнечный ветер Магнитосфера Ионосфера Link Explorer
SMILE spacecraft.jpg
Визуализация космического корабля SMILE
Тип миссииМагнитосферная миссия
ОператорESA - CAS
Интернет сайткосмос .esa .int / веб / улыбка / ссылки
Продолжительность миссии3 года (номинально) [1]
Свойства космического корабля
ПроизводительAirbus (модуль полезной нагрузки)
Стартовая масса2200 кг
Сухая масса603 кг
Мощность850 Вт
Начало миссии
Дата запускаНоябрь 2023 г. [1]
РакетаVega-C или Ariane 62
Запустить сайтКуру
ПодрядчикArianespace
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимСильноэллиптическая орбита
Высота перигея5000 км
Высота апогея121.182 км
Наклон70 ° или 98 °
Логотип миссии SMILE
Официальная эмблема миссии SMILE
←  СОК
ПЛАТОН  →
 

Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer ( SMILE ) - это запланированная совместная миссия Европейского космического агентства и Китайской академии наук . SMILE будет изображение в первый раз магнитосферы от Солнца в мягких рентгеновских лучах и УФ в течение до 40 часов на орбиту, улучшая наше понимание динамического взаимодействия между солнечным ветром и магнитосферой Земли. [2] [3] Основные научные вопросы миссии SMILE:

  • Каковы основные режимы взаимодействия дневного солнечного ветра и магнитосферы?
  • Что определяет цикл суббури?
  • Как возникают бури, вызванные выбросом корональной массы, и как они связаны с суббурями?

Запуск ожидается в ноябре 2023 года. [4] [1]

Обзор [ править ]

Миссия будет наблюдать взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой с помощью своих рентгеновских и ультрафиолетовых камер (SXI и UVI), собирая одновременные изображения и видео дневной магнитопаузы (где магнитосфера Земли встречается с солнечным ветром), полярных куспидов (область в каждом полушарии, где частицы солнечного ветра имеют прямой доступ к ионосфере Земли), и авроральный овал (область вокруг каждого геомагнитного полюса, где чаще всего возникают полярные сияния). SMILE также будет одновременно собирать измерения на месте с двумя другими приборами, составляющими его полезную нагрузку - ионным анализатором (LIA) и магнитометром (MAG). Эти инструменты будут контролировать ионы в солнечном ветре , магнитослое имагнитосферы при обнаружении изменений в локальном магнитном поле постоянного тока.

SMILE должен достичь достаточно большой высоты, чтобы видеть внешний край магнитопаузы Земли и в то же время получить хорошее пространственное разрешение аврорального овала. Таким образом, выбранная орбита имеет очень эллиптическую форму и большой наклон (70 или 98 градусов в зависимости от ракеты-носителя), и SMILE проходит треть пути до Луны в апогее (высота 121 182 км, то есть 19 радиусов Земли или R E ). . Этот тип орбиты позволяет SMILE проводить большую часть своего времени (около 80%, что эквивалентно девяти месяцам в году) на большой высоте, позволяя космическому кораблю впервые собирать непрерывные наблюдения в течение более 40 часов. Эта орбита также ограничивает время, проведенное в поясах Ван Аллена с высоким уровнем излучения и в двух тороидальных поясах. SMILE будет выведен на низкую околоземную орбиту с помощью Vega-C илиРакета- носитель Ariane 62 из Куру, Французская Гайана, и ее силовой модуль выведут космический корабль на номинальную орбиту с высотой перигея около 5000 км.

Космический корабль SMILE состоит из платформы, предоставленной Китайской академией наук (CAS), прикрепленной к модулю полезной нагрузки, содержащему почти все научные инструменты, и системе связи X-диапазона, предоставленной ЕКА. Модуль полезной нагрузки будет построен Airbus . [5] Платформа состоит из силовой установки и служебного модуля, а также двух детекторов (или головок) ионного прибора. Оперативный центр миссии будет находиться в ведении CAS; обе организации будут совместно управлять Центром научных операций.

Инструменты [ править ]

Ключевые инструменты на борту космического корабля будут включать: [2] [1]

  • Soft X-ray Imager (SXI) - телескоп с широким полем зрения, использующий микропористую оптику для спектрального картирования местоположения, формы и движения границ магнитосферы Земли, включая головную ударную волну, магнитопаузу и куспиды, путем наблюдения за излучением Солнца. Процесс обмена ветровой зарядкой (SWCX) . SXI оснащен двумя большими чувствительными к рентгеновскому излучению детекторами с зарядовой связью (CCD), охватывающими диапазон энергий от 0,2 кэВ до 2,5 кэВ, и имеет оптическое поле зрения, охватывающее 15,5 ° × 26,5 °. Этот телескоп разрабатывается, строится и будет откалиброван в Университете Лестера., Великобритания и другие учреждения по всей Европе. Специальное программное обеспечение разрабатывается в сотрудничестве с Национальным центром космических исследований Китая. ПЗС-матрицы закупаются у Teledyne e2v , Великобритания, ЕКА и калибруются Открытым университетом , Великобритания.
  • UV Imager (UVI) - ультрафиолетовая камера для съемки северных полярных регионов Земли. Он будет изучать связь между процессами, происходящими на границах магнитосферы - как это видно из SXI - и теми, которые действуют на заряженные частицы, высыпающиеся в нашу ионосферу. UVI - это камера на основе КМОП с диапазоном волн 160–180 нм и полем зрения 10 ° × 10 °. Он будет иметь пространственное разрешение изображения в апогее 150 км и будет использовать четыре зеркала с тонкой пленкой для направления света в его детектор. Временное разрешение будет до 60 с. UVI - это совместное предприятие Университета Калгари (Канада), Китайского национального центра космических наук, CAS, Китайского института полярных исследований и Льежского космического центра (CSL), Бельгия.
  • Light Ion Analyzer (LIA) - определит свойства и поведение солнечного ветра и ионов магнитослоя в различных условиях путем измерения трехмерного распределения скоростей протонов и альфа-частиц. Он состоит из двух электростатических анализаторов цилиндрического типа, каждый из которых установлен на противоположной стороне платформы. Он способен производить выборку полного трехмерного распределения солнечного ветра 4π и может измерять ионы в диапазоне энергий от 0,05 до 20 кэВ с разрешением по времени до 0,5 секунды. Это совместное предприятие между Китайской национальной космической науки центра, CAS, и University College London «s Mullard Space Science Laboratory (UCL-MSSL), Великобритании и ЛПП / CNRS / Политехнической, Франция.
  • Магнитометр (MAG) - будет использоваться для определения ориентации и величины магнитного поля в солнечном ветре и магнитослое, а также для обнаружения любых скачков или разрывов солнечного ветра, проходящих над космическим кораблем. Два трехосных датчика будут установлены вдали от космического корабля на 3-метровой стреле на расстоянии 80 см друг от друга, а соответствующий блок электроники будет установлен на основном корпусе SMILE. Эта конфигурация позволит MAG действовать как градиентометр и позволит точно определять фоновое магнитное поле SMILE и вычитать его из любых измерений. MAG будет измерять три составляющие магнитного поля в диапазоне +/- 12800 нТл. Это совместное предприятие Китайского национального центра космических наук (CAS) и Института космических исследований Австрийской академии наук.

Рабочие группы [ править ]

Для подготовки миссии SMILE было создано несколько рабочих групп, в том числе

[Вверх] Моделирование мягких рентгеновских изображений SMILE в течение 52-часового орбитального периода. Розовые прямоугольные рамки показывают два кандидата в поле зрения мягкого рентгеновского тепловизора SMILE. [Внизу] Орбита SMLE (розовый эллипс), местоположение (розовые точки) и направление взгляда (синяя линия) проецируются на плоскость XZ (слева), плоскость XY (в центре) и плоскость YZ (справа). Цветной контур показывает плотность плазмы на каждой плоскости. Для этого моделирования используются глобальная модель магнитосферы и ионосферы OpenGGCM и один из кандидатов орбиты SMILE.

Рабочая группа по естественным наукам [ править ]

Рабочая группа SMILE по естественным наукам создана для поддержки команды SMILE в обеспечении достижения и оптимизации научных задач, а также в добавлении ценности SMILE science. Деятельность SWG на месте сосредоточена на оптимизации конструкции, операций, планировании калибровок, определении научных целей и возможностей пакета приборов на месте, включая соединение с другими магнитосферными космическими программами.

Рабочая группа моделирования [ править ]

SMILE моделирования рабочая группа предоставляет следующие моделирования опор для предстоящей миссии SMILE

1. Основная задача моделирования: сравнение моделей MHD и требования / цели SXI -

  • унифицировать метод расчета рентгеновских лучей (та же модель нейтральной плотности, фон и т. д.),
  • проверьте разницу между моделями по сигналам обмена зарядом от солнечного ветра (SWCX) и по граничным местоположениям (ударная волна, магнитопауза и куспид)
  • предоставить МГД точку зрения на диапазон мощности рентгеновского сигнала.
  • обеспечить диапазон ожидаемых местоположений границ при различных потоках солнечного ветра.
  • дать единый голос по требованиям и целям науки (какой поток солнечного ветра необходим, чтобы найти границы в пределах разрешения 0,5RE в течение 5 минут или разрешения 0,2 RE в течение 1 минуты?)

2. Трассировка границ по данным SXI

  • выберите один примерный результат моделирования для тестирования методов отслеживания границ.
  • протестировать A. Jorgensen & T. Sun по методу отслеживания магнитопаузы с использованием спецификации SXI (орбита, поле зрения, фон, шум и т. д.) [6]
  • Тест M. Collier и H. Connor по методу отслеживания магнитопаузы с использованием той же спецификации SXI [7] , видимые в мягком рентгеновском диапазоне.
  • разработать новые методы определения границ плазмы на основе рентгеновских изображений.
  • подготовить инструмент программирования для анализа данных SXI
  • разработать и проверить методы отслеживания для других границ (изгибы и выступы)

3. Другие научные проекты

  • исследуйте, видны ли в мягких рентгеновских лучах небольшие следы магнитослоя, такие как высокоскоростные струи магнитослоя.
  • исследовать взаимодействие магнитосферы и ионосферы с помощью мягких рентгеновских лучей и изображений полярных сияний


Наземная и дополнительная научная рабочая группа [ править ]

Рабочая группа SMILE по наземным и дополнительным наукам координирует поддержку миссии в сообществе солнечно-земных физиков. Их цель - максимально использовать данные SMILE и, следовательно, максимизировать научный результат миссии. Они будут координировать будущие кампании наблюдений с другими экспериментальными объектами, как на земле, так и в космосе, например, используя режимы высокого разрешения для объектов Super Dual Auroral Radar Network или с EISCAT 3D, и коррелируя с данными других миссий, летающих в то время . Рабочая группа также разрабатывает набор инструментов и средство визуализации для объединения данных из SMILE и вспомогательных экспериментов.

Рабочая группа по аутрич-работе [ править ]

Рабочая группа SMILE Outreach стремится продвигать SMILE и ее науку среди широкой общественности, любительских научных обществ и школьников любого возраста. Члены группы активно проводят презентации, иллюстрирующие науку, которую создаст SMILE, и влияние, которое она окажет на наши знания о солнечно-земных взаимодействиях. Они устанавливают контакты с организациями, продвигающими науку в начальных и средних школах, особенно в социально-экономических неблагополучных районах, проводят практические семинары и продвигают карьеру в науке. Группа фокусируется на SMILE как на практическом примере того, как разрабатываются космические проекты, и побуждает учеников следить за их развитием до запуска и далее. Он также способствует международным обменам, хорошим примером чего является перевод книги «Аврора и Спотти».для детей (и, возможно, для некоторых взрослых тоже), изначально на испанском, на китайский.

Space Lates в Национальном космическом центре
Дженнифер Картер, Университет Лестера, во время презентации

Подсветка результатов [ править ]

2019 [ править ]

  • 27 августа - Научный обзор ЕКА: Cluster и XMM открывают путь для SMILE [8]

Награды [ править ]

2020 [ править ]

  • 21 мая - Д-р Дженнифер Картер из Университета Лестера, Великобритания, была удостоена награды L'Oréal-UNESCO UK & Ireland Women in Science, 2020 г.

История [ править ]

После успеха миссии « Двойная звезда » ЕКА и CAS решили впервые совместно выбрать, спроектировать, реализовать, запустить и совместно использовать результаты космической миссии. После первоначальных семинаров в январе 2015 года был объявлен конкурс предложений. После совместной экспертной оценки предложений миссии SMILE была выбрана в качестве лучшего кандидата из 13 предложенных. [9] Предложение миссии SMILE [10] было совместно осуществлено Университетским колледжем Лондона.и Китайский национальный центр космических наук. С июня по ноябрь 2015 года миссия приступила к первоначальным исследованиям на предмет готовности концепции, и окончательное одобрение миссии было дано Комитетом по научной программе ЕКА в ноябре 2015 года. Запрос на информацию (RFI) о положениях для модуля полезной нагрузки был объявлен 18 Декабрь 2015 г. Цель заключалась в сборе информации от потенциальных поставщиков для оценки требований к модулю полезной нагрузки с низким уровнем риска, учитывая заявленный интерес к миссии, в рамках подготовки к приглашению к участию в тендере в 2016 году. [11] Обзор системных требований миссии был завершен в октябре 2018 года, и одобрение миссии ЕКА Комитетом по научной программе было одобрено в марте 2019 г. [4]

Избранные публикации [ править ]

  1. ^ a b c d "Обзор миссии SMILE" . Китайская академия наук . Дата обращения 7 января 2020 .
  2. ^ a b Branduardi-Raymont, G .; К. Ван; Л. Дай; Э. Донован; Л. Ли; С. Самбай; Исследовательская группа ЕКА; Исследовательская группа CAS; Координаторы ЕКА (2018). «Отчет об исследовании определений ESA SMILE» (PDF) . ЕКА. С. 1–84.
  3. ^ "УЛЫБКА: Резюме" . Лаборатория космических исследований UCL Mullard . Проверено 19 декабря 2018 .
  4. ^ a b «ЕКА дает добро на миссию Smile с Китаем» . ЕКА . 5 марта 2019 . Проверено 11 марта 2019 .
  5. ^ "Airbus приносит УЛЫБКУ в ЕКА" . Airbus . Проверено 31 июля 2019 года .
  6. ↑ Jorgensen, AM, T. Sun, C. Wang, C., L. Dai, S. Sembay, F. Wei, Y. Guo, R. Xu. (2019). «Граничное обнаружение в трех измерениях применительно к миссии SMILE: эффект фотонного шума». Журнал геофизических исследований: космическая физика . 124 (6): 4365. Bibcode : 2019JGRA..124.4365J . DOI : 10.1029 / 2018JA025919 . hdl : 2381/45334 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. Перейти ↑ Collier, MR, & Connor, HK (2018). "Реконструкция поверхности магнитопаузы по наблюдениям касательного вектора" . Журнал геофизических исследований: космическая физика . 123 (12): 9022–9034. Bibcode : 2018JGRA..12310189C . DOI : 10.1029 / 2018JA025763 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ^ Коннор, Гонконг; Картер, Дж. А. (2019). «Плотность нейтрального водорода в экзосфере в номинальной подсолнечной точке 10 RE, полученная из рентгеновских наблюдений XMM-Newton» . Журнал геофизических исследований: космическая физика . 124 (3): 1612–1624. Bibcode : 2019JGRA..124.1612C . DOI : 10.1029 / 2018JA026187 .
  9. ^ «ЕКА и Китайская академия наук изучат улыбку в качестве совместной миссии» . ЕКА. 22 июня 2015 . Дата обращения 5 октября 2015 .
  10. ^ Брандуарди-Раймонт, Грациелла; Ван, Чи. «Совместная научная космическая миссия Китайской академии наук (CAS) - Европейского космического агентства (ESA) ПРЕДЛОЖЕНИЕ SMILE: Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer» (PDF) . Дата обращения 4 июня 2015 .
  11. ^ «Запрос информации (RFI) о предоставлении модуля полезной нагрузки для совместной миссии ESA-China SMILE» . ЕКА . 18 декабря 2015 . Проверено 8 января +2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Веб-сайт ESA SMILE (для широкой публики): http://sci.esa.int/smile
  • Веб-сайт ESA SMILE (научная рабочая группа): https://www.cosmos.esa.int/smile
  • Веб-сайт SMILE Китайской академии наук: http://english.cssar.cas.cn/smile/
  • UCL / Mullard Space Science Laboratory Веб-сайт консорциума SMILE: http://www.mssl.ucl.ac.uk/SMILE/
  • Веб-сайт SXI Лестерского университета: https://www2.le.ac.uk/departments/physics/research/src/Missions/smile/soft-x-ray-imager-sxi
  • Сайт рабочей группы по моделированию SMILE: http://smile.alaska.edu