STEREO ( Solar Terrestrial обсерватория по связям ) является солнечной миссией по наблюдению. [1] Два почти идентичных космических корабля были запущены в 2006 году на орбиты вокруг Солнца, что заставило их соответственно двигаться дальше вперед и постепенно отставать от Земли. Это позволило получить стереоскопические изображения Солнца и солнечных явлений, таких как выбросы корональной массы .
.jpg/440px-Deployment_of_STEREO_spacecraft_panels_(crop).jpg) Иллюстрация космического корабля STEREO во время развертывания солнечной батареи | ||||||||||
| Тип миссии | Солнечное наблюдение | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Оператор | НАСА | |||||||||
| COSPAR ID | СТЕРЕО-А: 2006-047А СТЕРЕО-В: 2006-047В | |||||||||
| SATCAT нет. | СТЕРЕО-А: 29510 СТЕРЕО-В: 29511 | |||||||||
| Веб-сайт | http://stereo.gsfc.nasa.gov/ http://stereo.jhuapl.edu/ | |||||||||
| Продолжительность миссии |
| |||||||||
| Свойства космического корабля | ||||||||||
| Производитель | Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса | |||||||||
| Стартовая масса | 619 кг (1364 фунтов) | |||||||||
| Сухая масса | 547 кг (1206 фунтов) | |||||||||
| Габаритные размеры | 1,14 × 2,03 × 6,47 м 3,75 × 6,67 × 21,24 футов | |||||||||
| Мощность | 475 Вт | |||||||||
| Начало миссии | ||||||||||
| Дата запуска | 26 октября 2006 г., 00:52 UTC | |||||||||
| Ракета | Дельта II 7925-10L | |||||||||
| Запустить сайт | Мыс Канаверал SLC-17B | |||||||||
| Подрядчик | United Launch Alliance | |||||||||
| Конец миссии | ||||||||||
| Последний контакт | СТЕРЕО-Б: 23 сентября 2016 г. | |||||||||
| Параметры орбиты | ||||||||||
| Справочная система | Гелиоцентрический | |||||||||
| Период | СТЕРЕО-А: 346 дней СТЕРЕО-В: 388 дней | |||||||||
| ||||||||||
Связь со STEREO-B была потеряна в 2014 году, но STEREO-A все еще работает.
Профиль миссии
СТЕРЕО-Б земля
солнцеДва космических корабля STEREO были запущены в 00:52 UTC 26 октября 2006 года со стартовой площадки 17B на авиабазе Кейп Канаверал во Флориде с помощью ракеты-носителя Delta II 7925-10L на высокоэллиптические геоцентрические орбиты . Апогея достиг орбиты Луны. 15 декабря 2006 года на пятой орбите пара облетела Луну в поисках гравитационной помощи . Поскольку два космических аппарата находились на несколько разных орбитах, космический корабль «впереди» (A) был выведен на гелиоцентрическую орбиту внутри орбиты Земли, в то время как космический корабль «позади» (B) временно оставался на высокой околоземной орбите. Космический корабль B снова столкнулся с Луной на том же орбитальном обороте 21 января 2007 года, будучи выброшенным с земной орбиты в направлении, противоположном космическому кораблю A. Космический корабль B вышел на гелиоцентрическую орбиту за пределами орбиты Земли. Космическому кораблю A потребуется 347 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, а космическому кораблю B - 387 дней. Угол между космическим аппаратом, Солнцем и Землей будет увеличиваться на 21,650 ° в год. Угол между космическим кораблем B / Солнцем / Землей будет изменяться на -21,999 ° в год. Учитывая, что длина орбиты Земли составляет около 940 миллионов километров, оба аппарата имеют среднюю скорость в вращающейся геоцентрической системе отсчета, в которой Солнце всегда находится в одном направлении, около 1,8 км / с, но скорость значительно различается. в зависимости от того, насколько они близки к своему афелию или перигелию (а также от положения Земли). В настоящее время их расположение показано здесь .
Со временем космические аппараты STEREO продолжали отделяться друг от друга с общей скоростью примерно 44 ° в год. Там не было никаких окончательных позиций для космических аппаратов. 24 января 2009 г. они достигли разделения на 90 °, состояние, известное как квадратура . Это представляло интерес, потому что выбросы массы, наблюдаемые сбоку на конечности одним космическим кораблем, потенциально могут наблюдаться в экспериментах с частицами на месте на другом космическом корабле. Проходя через лагранжевые точки L 4 и L 5 Земли в конце 2009 года, они искали лагранжевые (троянские) астероиды . 6 февраля 2011 года два космических корабля находились точно на 180 ° друг от друга, что позволило впервые увидеть все Солнце сразу. [2]
Даже при увеличении угла добавление обзора с Земли, например, из обсерватории солнечной динамики , все еще обеспечивало наблюдения всего Солнца в течение нескольких лет. В 2015 году связь была потеряна на несколько месяцев, когда космический корабль STEREO прошел за Солнцем. Затем они снова начали приближаться к Земле, причем самое близкое приближение произойдет где-то в 2023 году. Они не будут повторно захвачены на орбиту Земли. [3]
Потеря связи со СТЕРЕО-Б
1 октября 2014 года связь со STEREO-B была потеряна во время запланированного сброса для проверки автоматики корабля в ожидании вышеупомянутого периода солнечного «соединения». Команда первоначально думала, что космический корабль начал вращаться, уменьшив количество энергии, которое могло быть произведено солнечными панелями. Более поздний анализ полученной телеметрии пришел к выводу, что космический корабль неконтролируемо вращается со скоростью около 3 ° в секунду; это было слишком быстро, чтобы немедленно исправить это с помощью его реактивных колес , которые могли бы перенасыщаться. [4] [3]
НАСА использовало свою сеть Deep Space Network сначала еженедельно, а затем ежемесячно, чтобы попытаться восстановить связь. [3]
После 22 месяцев молчания контакт был восстановлен в 22:27 UTC 21 августа 2016 года, когда сеть Deep Space Network заблокировала STEREO-B на 2,4 часа. [5] [4] [6]
Инженеры планировали работать и разработать программное обеспечение для ремонта космического корабля, но как только его компьютер был включен, оставалось всего около 2 минут для загрузки исправления, прежде чем STEREO-B снова перешел в режим отказа. [7] Кроме того, в то время как космический корабль был положительным по мощности во время контакта, его ориентация сместилась бы, и уровни мощности упали. Была установлена двусторонняя связь, и команды о начале восстановления космического корабля были отправлены до конца августа и сентября. [4]
Шесть попыток установления связи между 27 сентября и 9 октября 2016 г. потерпели неудачу, а несущая волна не была обнаружена после 23 сентября. Инженеры определили, что во время попытки вывести космический корабль замороженный топливный клапан двигателя, вероятно, привел к увеличению вращения, а не к уменьшается. [4] Поскольку STEREO-B двигался по своей орбите, возникла надежда, что его солнечные панели снова смогут вырабатывать достаточно энергии для зарядки аккумулятора.
Через четыре года после первоначальной потери связи НАСА прекратило периодические операции по восстановлению с 17 октября 2018 г. [8]
Преимущества миссии
Основным преимуществом миссии были стереоскопические изображения Солнца. Другими словами, поскольку спутники находятся в разных точках земной орбиты, но удалены от Земли, они могут фотографировать части Солнца, которые не видны с Земли. Это позволяет ученым НАСА непосредственно контролировать дальнюю сторону Солнца, вместо того, чтобы делать выводы об активности на дальней стороне из данных, которые можно почерпнуть из обзора Земли с Солнца. Спутники STEREO в основном контролируют дальнюю сторону на предмет выбросов корональной массы - массивных вспышек солнечного ветра , солнечной плазмы и магнитных полей, которые иногда выбрасываются в космос. [9]
Поскольку излучение от корональных выбросов массы или CME может нарушить связь Земли, авиалинии, электрические сети и спутники, более точное прогнозирование CME может обеспечить большее предупреждение операторам этих служб. [9] До STEREO обнаружение солнечных пятен , связанных с CME на обратной стороне Солнца, было возможно только с использованием гелиосейсмологии , которая предоставляет только карты активности на обратной стороне Солнца с низким разрешением. Поскольку Солнце вращается каждые 25 дней, детали на обратной стороне были невидимы для Земли в течение нескольких дней до STEREO. Период, когда обратная сторона Солнца ранее была невидимой, была основной причиной миссии STEREO. [10]
Ученый программы STEREO Мадхулика Гухатакурта ожидал «больших успехов» в теоретической физике Солнца и прогнозировании космической погоды с появлением постоянного обзора Солнца на 360 °. [11] Наблюдения STEREO включаются в прогнозы солнечной активности для авиакомпаний, энергетических компаний, спутниковых операторов и других. [12]
STEREO также использовался для обнаружения 122 затменных двойных звезд и изучения сотен других переменных звезд . [13] STEREO может смотреть на одну и ту же звезду до 20 дней. [13]
23 июля 2012 года STEREO-A находился на пути солнечной бури 2012 года , которая по силе была аналогична Кэррингтонскому событию . [14] Его приборы смогли собрать и передать значительный объем данных о событии. STEREO-A не пострадала от солнечной бури.
Научное оборудование
На каждом из космических аппаратов установлены камеры, эксперименты с частицами и радиодетекторы в четырех комплектах приборов:
- Система Sun Earth Connection Coronal and Heliosphere Investigation (SECCHI) имеет пять камер: формирователь изображения в крайнем ультрафиолетовом свете (EUVI) и два коронографа белого света (COR1 и COR2). Эти три телескопа известны под общим названием Sun Centered Instrument Package или SCIP. Они изображают солнечный диск, а также внутреннюю и внешнюю корону . Два дополнительных телескопа, формирователи изображения гелиосферы (называемые HI1 и HI2), отображают пространство между Солнцем и Землей. Целью SECCHI является изучение трехмерной эволюции корональных выбросов массы на протяжении их полного пути от поверхности Солнца через корону и межпланетную среду до их столкновения с Землей. [15] [16]
- Измерения на месте частиц и переходных процессов CME (IMPACT) для изучения энергичных частиц , трехмерного распределения электронов солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. [15] [17]
- PLAsma и SupraThermal Ion Composition (PLASTIC) для изучения характеристик плазмы протонов , альфа-частиц и тяжелых ионов . [15]
- STEREO / WAVES (SWAVES) - это трекер радиовсплесков для изучения радиопомех, перемещающихся от Солнца на орбиту Земли. [15]
Подсистемы космических аппаратов
Каждый космический корабль STEREO имел сухую массу 547 кг (1206 фунтов) и стартовую массу 619 кг (1364 фунта). В походной конфигурации каждый имел длину, ширину и высоту 2,0 × 1,2 × 1,1 м (6,67 × 4,00 × 3,75 фута). После развертывания солнечной батареи ее ширина увеличилась до 6,5 м (21,24 фута). [18] [19] При развернутых стрелах приборов и антеннах его размеры составляют 7,5 × 8,7 × 5,9 м (24,5 × 28,6 × 19,2 фута). [20] Солнечные панели могут производить в среднем 596 Вт энергии, а космический корабль потребляет в среднем 475 Вт. [18] [19]
Космические аппараты STEREO имеют стабилизацию по 3 осям, и каждый из них имеет основной и резервный миниатюрный инерциальный измерительный блок (MIMU), предоставленный Honeywell . [21] Эти измерения изменяют положение космического корабля, и каждый MIMU содержит три кольцевых лазерных гироскопа для обнаружения угловых изменений. Дополнительная информация об ориентации предоставляется звездным трекером и телескопом SECCHI Guide Telescope. [22]
Бортовые компьютерные системы STEREO основаны на интегрированном электронном модуле (IEM), устройстве, которое объединяет основную авионику в одном корпусе. Каждый однорядный космический корабль имеет два процессора: один для управления и обработки данных, а другой - для наведения и управления. Оба являются радиационно- стойкими процессорами IBM RAD6000 с частотой 25 мегагерц , основанными на процессорах POWER1 (предшественник чипа PowerPC, который использовался в старых Macintosh ). Компьютеры, медленные по нынешним стандартам персональных компьютеров , типичны для радиационных требований, необходимых для миссии STEREO.
STEREO также предлагает ПЛИС Actel, которые используют тройное модульное резервирование для защиты от излучения. ПЛИС содержат программные микропроцессоры P24 MISC и CPU24 . [23]
Для хранения данных на каждом космическом корабле установлен твердотельный регистратор, способный хранить до 1 гигабайта каждый. Его главный процессор собирает и сохраняет на записывающем устройстве изображения и другие данные с инструментов STEREO, которые затем могут быть отправлены обратно на Землю. Космический аппарат имеет пропускную способность нисходящей линии связи X-диапазона от 427 до 750 кбит / с . [18] [19]
Галерея
Зонды STEREO сложены штабелем в Astrotech во Флориде
11 августа 2006 г.Запуск зондов STEREO на ракете Delta II
26 октября 2006 г.Одно из первых изображений Солнца, сделанных STEREO
4 декабря 2006 г.- "> Воспроизвести медиа
Лунный транзит Солнца , захваченных в ходе калибровки ультрафиолетовых камер визуализации STEREO-B. Луна кажется намного меньше, чем с Земли, потому что расстояние между космическим кораблем и Луной было в несколько раз больше, чем расстояние между Землей и Луной.
25 февраля 2007 г.
Южный полюс Солнца. В нижней правой части изображения можно увидеть извержение материала Солнцем.
Март 2007 г.
Трехмерный анаглиф, сделанный STEREO в
марте 2007 г.
Для правильного просмотра этого изображения рекомендуется использовать красные голубые 3D- очки.
Трехмерное изображение покачивания пространства-времени, сделанное STEREO в
марте 2007 г.
Юпитер, как его видит STEREO-A HI1,
23 ноября 2008 г.
Почти вся обратная сторона Солнца
2 февраля 2011 г.
Почти вся поверхность Солнца, снятая в крайнем ультрафиолете на длине волны 19,5 нм, с белыми линиями, показывающими солнечные координаты (0 ° направлен прямо к Земле)
10 февраля 2011 г.
Полный день данных о Солнце со спутников STEREO
13–14 февраля 2011 г.
К 10-летнему юбилею STEREO заместитель научного сотрудника проекта Терри Кучера делает обзор 5 главных историй успеха миссии.