Magnetosfærisk multiskalaoppdrag - Magnetospheric Multiscale Mission

Magnetosfærisk multiskalaoppdrag
Artistskildring av MMS -romfartøy (SVS12239) .png
Artistskildring av MMS -romfartøy
Navn MMS
Oppdragstype Magnetosfære forskning
Operatør NASA
COSPAR ID 2015-011A, 2015-011B, 2015-011C, 2015-011D
SATCAT nr. 40482, 40483, 40484, 40485
Nettsted MMS [1]
Misjonens varighet Planlagt: 2 år, 5,5 måneder
6 år, 6 måneder, 25 dager (pågår)
Romfartøyets egenskaper
Produsent Goddard Space Flight Center
Start masse 1360 kg (3000 lb)
Dimensjoner Lagret: 3,5 × 1,2 m (11,5 × 3,9 fot)
Distribuert: 112 × 29 m (367 × 95 fot)
Makt 318 watt
Oppdragets start
Lanseringsdato 13. mars 2015, 02:44 UTC
Rakett Atlas V 421 (AV-053)
Lanseringssted Cape Canaveral , SLC-41
Entreprenør United Launch Alliance
Gikk inn i tjenesten September 2015
Orbitale parametere
Referansesystem Geosentrisk bane
Regime Meget elliptisk bane
Perigee høyde 2550 km
Apogee høyde Dagfase: 70.080 km (43.550 mi)
Nattfase: 152.900 km (95.000 mi)
Tilbøyelighet 28,0 °
Magnetospheric Multiscale Mission logo.png
←  STEREO
IMAP  →
 

Den magnetoMultiScale (MMS) Mission er en NASA robot romferd for å studere Jordens magnetosfære , med fire identiske romskip flyr i en tetrahedral formasjon. Romfartøyet ble skutt opp 13. mars 2015 klokken 02:44 UTC . Oppdraget er designet for å samle informasjon om mikrofysikken til magnetisk gjenkobling , energisk partikkelakselerasjon og turbulens ⁠ - prosesser som forekommer i mange astrofysiske plasmaer . Fra mars 2020 har MMS -romfartøyet nok drivstoff til å forbli i drift til 2040.

Bakgrunn

Oppdraget bygger på suksessene med ESA Cluster -oppdraget , men vil overgå det i romlig oppløsning og i tidsmessig oppløsning, noe som muliggjør første gang målinger av den kritiske elektrondiffusjonsregionen, stedet der magnetisk gjenkobling oppstår. Banen er optimalisert for å tilbringe lengre perioder på steder der det er kjent at ny tilkobling forekommer: ved dagtidens magnetopause , stedet der trykket fra solvinden og planetenes magnetfelt er like; og i magnetstjernen , som dannes av trykk fra solvinden på en planets magnetosfære og som kan strekke seg store avstander fra planeten som har sin opprinnelse.

Magnetisk tilkobling i jordens magnetosfære er en av mekanismene som er ansvarlige for auroraen , og det er viktig for vitenskapen om kontrollert kjernefusjon fordi det er en mekanisme som forhindrer magnetisk inneslutning av fusjonsdrivstoffet. Disse mekanismene studeres i det ytre rom ved måling av materiebevegelser i stjerneklimer, slik som Solens. Magnetisk tilkobling er et fenomen der energi effektivt kan overføres fra et magnetfelt til bevegelse av ladede partikler.

Romfartøy

Oversikt over video for MMS -oppdrag
Visualisering av romfartøyets baneovergang

MMS -oppdraget består av fire romfartøyer. Hver har en lanseringsmasse på 1360 kg (3000 lb). I sin oppbevarte oppskytningskonfigurasjon er hver omtrent 3,5 x 1,2 m (11,5 x 3,9 fot), og når de er stablet sammen, har de en total høyde på 4,9 m (16 fot). Etter å ha blitt distribuert i bane, blir totalt åtte aksiale og trådbom utplassert, noe som øker kjøretøyets størrelse til 112 med 29 m (367 x 95 fot).

MMS -romfartøyet er spinnstabilisert og dreier med en hastighet på tre omdreininger per minutt for å opprettholde orienteringen. Hvert romfartøy inneholder 12 thrustere koblet til fire drivstofftanker for hydrazin. Posisjonsdata leveres av svært følsomt GPS -utstyr, mens holdningen opprettholdes av fire stjerners trackere , to akselerometre og to solsensorer .

Oppdraget er delt inn i tre faser. Idriftsettelsesfasen vil vare omtrent fem og en halv måned etter lansering, mens vitenskapsfasene vil vare to år. Den første vitenskapsfasen vil fokusere på den magnetiske grensen mellom jorden og solen (dagsoperasjoner) i halvannet år, med romfartøyets formasjon som kretser rundt jorden på 2.550 x 70.080 km (1.580 x 43.550 mi). Den andre vitenskapsfasen vil studere gjenforbindelse i Jordens magnetiske hale (nattesidoperasjoner) i et halvt år, og øke bane til 2550 med 152 900 km (1 580 x 95 010 mi).

Instrumenter

Hvert romfartøy har flere eksperimenter, delt inn i tre suiter: Hot Plasma Suite, Energetic Particles Detector Suite og Fields Suite.

Hot Plasma Suite

Hot Plasma Suite måler plasmapartikeltall , retninger og energier under tilkobling. Den består av to instrumenter:

  • Fast Plasma Investigation (FPI), et sett med fire doble elektron spektrometre og fire doble ion spektrometre.
  • Hot Plasma Composition Analyzer (HPCA), oppdager partikkelhastighet for å bestemme dens masse og type.

Energetic Particles Detector

Energetic Particles Detector Suite oppdager partikler ved energier som langt overstiger de som oppdages av Hot Plasma Suite. Den består av to instrumenter:

  • Fly's Eye Energetic Particle Sensor (FEEPS), et sett med silikon solid state -detektorer for å måle elektronenergi. Mellom to FEEPS per romfartøy er de enkelte detektorene arrangert for å gi 18 forskjellige synsvinkler samtidig; derav begrepet "fly's eye".
  • Energetic Ion Spectrometer (EIS), måler energi og totalhastighet av oppdagede ioner for å bestemme massen. EIS kan detektere helium- og oksygenioner ved energier som er høyere enn for HPCA.

Fields Suite

Fields Suite måler magnetiske og elektriske feltegenskaper. Den består av seks instrumenter:

  • Analog Fluxgate magnetometer (AFG), bestemmer styrken til magnetfelt.
  • Digital Fluxgate magnetometer (DFG), bestemmer styrken til magnetfelt.
  • Electron Drift Instrument (EDI), måler elektrisk og magnetisk feltstyrke ved å sende en elektronstråle ut i verdensrommet og måle hvor lang tid det tar elektronene å sirkle tilbake i nærvær av disse feltene.
  • Spin-plane Double Probe (SDP), består av elektroder på enden av fire 60 m (200 fot) ledningsbom som strekker seg fra romfartøyet for å måle elektriske felt.
  • Axial Double Probe (ADP), et sett med elektroder på to 15 m (49 fot) antenner montert aksialt på romfartøyet.
  • Søk Coil Magnetometer (SCM), et induksjonsmagnetometer som brukes til å måle magnetiske felt.

Personal og utvikling

Atlas V lanseringsbil
MMS finner magnetisk gjenkobling i turbulent plasma.

Den viktigste etterforsker James L. Burch av Southwest Research Institute , assistert av et internasjonalt team av etterforskere, både instrumentledninger og teori og modellering eksperter. Prosjektforskeren er Thomas E. Moore fra Goddard Space Flight Center . Utdanning og offentlig oppsøkelse er et sentralt aspekt av oppdraget, med studentaktiviteter, datalyding og planetariumshow som utvikles.

Oppdraget ble valgt for støtte av NASA i 2005. Systemteknikk, romfartbussdesign, integrering og testing har blitt utført av Goddard Space Flight Center i Maryland . Instrumenteringen forbedres, med omfattende erfaring hentet fra andre prosjekter, for eksempel IMAGE- , Cluster- og Cassini -oppdragene. I juni 2009 fikk MMS lov til å fortsette til fase C, etter å ha bestått en foreløpig designgjennomgang . Oppdraget besto sin Critical Design Review i september 2010. Romfartøyet ble skutt opp på et Atlas V 421 oppskytningsbil i mars 2015.

Formasjon flyr

For å samle de ønskede vitenskapsdataene må de fire satellitt -MMS -konstellasjonen opprettholde en tetraedral formasjon gjennom et definert område av interesse i en sterkt elliptisk bane. Formasjonen opprettholdes ved bruk av en GPS -mottaker med høy høyde , Navigator , for å gi bane kunnskap og regelmessige manøvrer for formasjonsvedlikehold . Gjennom Navigator brøt MMS -oppdraget Guinness verdensrekord to ganger for høyeste høydefiksering av et GPS -signal (henholdsvis 70 000 km (187 000 mi) og 187 200 km (116 300 mi) over overflaten i henholdsvis 2016 og 2019).

Funn

I 2016 var MMS -oppdraget det første som direkte oppdaget magnetisk gjenkobling , fenomenet som driver romvær i jordens magnetosfære.

MMS har siden oppdaget magnetisk gjenkobling som skjer på uventede steder. I 2018 gjorde MMS den første noensinne oppdagelsen av magnetisk tilkobling i magnetosheath , et område i rommet som tidligere ble antatt å være for kaotisk og ustabilt for å opprettholde tilkoblingen igjen. Magnetiske flustau og Kelvin – Helmholtz virvler er andre fenomener hvor MMS har oppdaget gjenoppkoblingshendelser mot forventningene.

I august 2019 rapporterte astronomer at MMS foretok de første høyoppløselige målingene av en interplanetar sjokkbølge fra Solen.

Se også

  • IMAGE , Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration, en tidligere magnetosfære forskningssatellitt
  • PUNCH
  • SPORERE

Referanser

Eksterne linker