Solar Orbiter - Solar Orbiter

Denne artikkelen handler om European Space Agency heliophysics orbiter. For NASAs in-situ heliofysiske orbiter, se Parker Solar Probe .

Solar Orbiter
ESAs Solar Orbiter
Artistens gjengivelse av Solar Orbiter
Oppdragstype Solar heliofysikk orbiter
Operatør ESA / NASA
COSPAR ID 2020-010A
SATCAT nr. 45167
Nettsted sci .esa .int /solar-orbiter /
Misjonens varighet 7 år (nominell)
+ 3 år (forlenget)
Forløpt: 1 år og 8 måneder
Romfartøyets egenskaper
Produsent Airbus Defense and Space
Start masse 1800 kg (4000 lb)
Nyttelastmasse 209 kg (461 lb)
Dimensjoner 2,5 × 3,1 × 2,7 m (8 × 10 × 9 fot)
Makt 180 watt
Oppdragets start
Lanseringsdato 10. februar 2020, 04:03 UTC
Rakett Atlas V 411 (AV-087)
Lanseringssted Cape Canaveral , SLC-41
Entreprenør United Launch Alliance
Gikk inn i tjenesten November 2021
(start av hovedoppdraget)
Orbitale parametere
Referansesystem Heliosentrisk
Regime Elliptisk bane
Perihelion høyde 0,28 au
Aphelion høyde 0,91 au
Tilbøyelighet 24 ° (nominelt oppdrag)
33 ° (utvidet oppdrag)
Periode 168 dager
Epoke ?
Hoved
Type Ritchey – Chrétien reflektor
Diameter 160 mm
Brennvidde 2,5 m
Bølgelengder Synlig lys , ultrafiolett , røntgenstråler
Solar Orbiter insignia.png
Insignier for Solar Orbiter -oppdraget.
←  CHEOPS
Euklid  →
 

The Solar Orbiter ( solo ) er en Sun -observing satellitt , utviklet av European Space Agency (ESA). SolO er ment å utføre detaljerte målinger av den indre heliosfæren og gryende solvind , og utføre tette observasjoner av polarområdene i solen, noe som er vanskelig å gjøre fra Jorden , og begge tjener til å svare på spørsmålet "Hvordan skaper og kontrollerer solen heliosfæren? "

Solo gjør observasjoner av solen fra en eksentrisk bane beveger seg så nær som ≈60 solar radier (R S ) , eller 0,284 astronomiske enheter (AU), plassere den i kvikksølv er perihelion av 0,3075 au. Under oppdraget vil orbitalhellingen bli hevet til omtrent 24 °. Den totale misjonskostnaden er 1,5 milliarder dollar, og teller både bidrag fra ESA og NASA.

SolO ble lansert 10. februar 2020. Oppdraget er planlagt å vare i 7 år.

En sammenligning av solens størrelse sett fra jorden (venstre, 1 au) og fra Solar Orbiter -romfartøyet (0,284 au, til høyre).
Den termiske termiske modellen Solar Orbiter kort før den forlot Airbus Defense and Space -anlegget i Stevenage, Storbritannia.

Romfartøy

Solar Orbiter-romfartøyet er en solspiss, tre-akset stabilisert plattform med et dedikert varmeskjold for å gi beskyttelse mot de høye solstrømmene nær perihelion. Romfartøyet gir en stabil plattform for plass til kombinasjonen av fjernmåling og in situ-instrumentering i et elektromagnetisk rent miljø. De 21 sensorene ble konfigurert på romfartøyet slik at hver enkelt kunne utføre sine eksperimenter in situ eller fjernmåling med både tilgang til og beskyttelse mot solmiljøet. Solar Orbiter har arvet teknologi fra tidligere oppdrag, for eksempel solcelleoppsettene fra BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO). De solcellepaneler kan dreies om sin lengdeakse for å unngå overoppheting når nær til Solen En batteripakke gir ekstra strøm på andre punkter i oppdraget, for eksempel formørkelsesperioder som oppstår under planetariske flybys.

Telemetri, sporing og kommandosubsystem gir kommunikasjonskoblingskapasitet med jorden i X-bånd. Delsystemet støtter telemetri, telekommando og rekkevidde. Low-Gain-antenner brukes til lansering og tidlig bane-fase (LEOP) og fungerer nå som en backup i oppdragsfasen når styrbare medium- og høygevinstantenner er i bruk. High-Temperature High-Gain-antennen må peke på et bredt spekter av posisjoner for å oppnå en forbindelse med bakkestasjonen og for å kunne koble ned tilstrekkelige datamengder. Designet ble tilpasset fra BepiColombo -oppdraget. Antennen kan brettes inn for å få beskyttelse mot Solar Orbiters varmeskjerm om nødvendig. De fleste data vil derfor først bli lagret i innebygd minne og sendt tilbake til Jorden så snart som mulig.

Jordstasjonen i Malargüe (Argentina), med en 35 m antenne, brukes i 4 til 8 timer/dag (effektivt). ESAs Malargüe bakkestasjon vil bli brukt til alle operasjoner under hele oppdraget med bakkestasjonene i New Norcia , Australia og Cebreros , Spania, og fungere som backup når det er nødvendig.

Misjonsoperasjoner

Animasjon av Solar Orbiters bane
Polarsyn. For mer detaljert animasjon, se denne videoen
Ekvatorial utsikt
   Solar Orbiter  ·   Kvikksølv  ·   Venus  ·   Jorden  ·   Sol

Under nominelle vitenskapsoperasjoner blir vitenskapelige data nedlinket i åtte timer i hver kommunikasjonsperiode med bakkestasjonen. Ytterligere åtte timers nedlenkskort er planlagt etter behov for å nå den nødvendige totale vitenskapelige datavendelsen for oppdraget. Solar Orbiter bakkesegment gjør maksimal gjenbruk av ESAs infrastruktur for Deep Space -oppdrag:

  • Bakkestasjonene, som tilhører ESAs romsporingsstasjonsnettverk ( ESTRACK )
  • Mission Operations Center (MOC), som ligger på ESOC , Darmstadt , Tyskland
  • Science Operations Center (SOC), som ligger på ESAC , Villanueva de la Cañada , Spania
  • Kommunikasjonsnettverket, som forbinder de forskjellige eksternt plasserte sentrene og stasjonene for å støtte operativ datatrafikk

Science Operations Center var ansvarlig for oppdragsplanlegging og generering av forespørsler om nyttelast til MOC, samt vitenskapelig dataarkivering. SOC har vært operativ for den aktive vitenskapsfasen av oppdraget, det vil si fra begynnelsen av cruisefasen og fremover. Overleveringen av nyttelastoperasjoner fra MOC til SOC utføres på slutten av Near-Earth Commissioning Phase (NECP). ESAs Malargüe -stasjon i Argentina vil bli brukt til alle operasjoner under hele oppdraget, med bakkestasjonene på New Norcia Station , Australia og Cebreros Station , Spania, som backup når det er nødvendig.

Under den innledende cruisefasen, som varer til november 2021, vil Solar Orbiter utføre to gravitasjonsassisterende manøvrer rundt Venus og en rundt jorden for å endre romfartøyets bane og lede den mot de innerste områdene i solsystemet. Samtidig vil Solar Orbiter tilegne seg in situ-data og karakterisere og kalibrere sine fjernsensorinstrumenter. Det første nære solpasset vil finne sted i 2022 på omtrent en tredjedel av jordens avstand fra solen.

Romfartøyets bane er valgt til å være 'i resonans' med Venus, noe som betyr at den vil vende tilbake til planetens nærhet med noen få baner og igjen kan bruke planetens tyngdekraft til å endre eller vippe bane. I utgangspunktet vil Solar Orbiter være begrenset til det samme planet som planetene, men hvert møte med Venus vil øke sin banehelling. For eksempel, etter Venus -møtet i 2025, vil det gjøre sitt første solpas ved 17 ° helling, og øke til 33 ° under en foreslått oppdragsforlengelsesfase, og bringe enda flere av polarområdene i direkte utsikt.

Vitenskapelige mål

Romfartøyet nærmer seg solen hver sjette måned. Den nærmeste tilnærmingen vil være posisjonert for å tillate en gjentatt studie av den samme delen av solatmosfæren. Solar Orbiter vil kunne observere den magnetiske aktiviteten som bygger seg opp i atmosfæren og som kan føre til kraftige solfakkler eller utbrudd.

Forskere vil også få sjansen til å koordinere observasjoner med NASAs Parker Solar Probe- oppdrag (2018-2025) som utfører målinger av Solens forlengede korona .

Målet med oppdraget er å utføre nærliggende, høyoppløselige studier av Solen og dens indre heliosfære . Den nye forståelsen vil hjelpe til med å svare på disse spørsmålene:

Instrumenter

Vitenskapelig nyttelast består av 10 instrumenter:

Heliosfæriske instrumenter på stedet (4)
  • SWA - Solar Wind Plasma Analyzer (Storbritannia): Består av en serie sensorer som måler ion- og elektronmassegenskapene (inkludert tetthet, hastighet og temperatur) til solvinden, og karakteriserer dermed solvinden mellom 0,28 og 1,4 au fra solen. I tillegg til å bestemme vindens bulkegenskaper, gir SWA målinger av solvind -ionesammensetning for nøkkelelementer (f.eks. C, N, O -gruppen og Fe, Si eller Mg)
  • EPD - Energetic Particle Detector (Spain): Måler sammensetning, timing og distribusjonsfunksjoner til supratermale og energiske partikler. Vitenskapelige emner som skal tas opp inkluderer kildene, akselerasjonsmekanismene og transportprosessene til disse partiklene
  • MAG - Magnetometer (Storbritannia): Tilbyr in situ -målinger av det heliosfæriske magnetfeltet (opptil 64Hz) med høy presisjon. Dette vil legge til rette for detaljerte studier av måten solens magnetfelt kobler seg til verdensrommet og utvikler seg over solsyklusen; hvordan partikler akselereres og forplanter seg rundt solsystemet, inkludert til jorden; hvordan koronaen og solvinden blir oppvarmet og akselerert
  • RPW - Radio- og plasmabølger (Frankrike): Unikt blant Solar Orbiter -instrumentene, RPW foretar både in situ- og fjernmåling. RPW måler magnetiske og elektriske felt ved høy oppløsning ved hjelp av en rekke sensorer/antenner for å bestemme egenskapene til elektromagnetiske og elektrostatiske bølger i solvinden
Solcelle fjernsensor instrumenter (6)
  • PHI-Polarimetric and Helioseismic Imager (Tyskland): Tilbyr høyoppløselige og fulldiskmålinger av det magnetiske feltet i fotosfæriske vektorer og synsfeltet (LOS) samt kontinuumintensiteten i det synlige bølgelengdeområdet. LOS-hastighetskartene har nøyaktigheten og stabiliteten for å tillate detaljerte helioseismiske undersøkelser av solens indre, spesielt av høyoppløselig og full-disk målinger av det fotosfæriske magnetfeltet
  • EUI - Extreme Ultraviolet Imager (Belgia): Bilder av de atmosfæriske lagene over fotosfæren, og gir derved en uunnværlig kobling mellom soloverflaten og den ytre koronaen som til slutt former egenskapene til det interplanetære mediet. EUI gir også de første UV-bildene av solen noensinne fra et ekliptisk synspunkt (opptil 33 ° solbreddegrad i den utvidede oppdragsfasen)
  • SPICE - Spectral Imaging of the Coronal Environment (Frankrike): Utfører ekstrem ultrafiolett avbildningsspektroskopi for eksternt å karakterisere plasmaegenskaper for solens corona på disken. Dette vil muliggjøre målrettet in situ sammensetning signaturer av solenergi vindstrømmer til kilden områder på solens overflate
  • STIX - Spectrometer teleskop for bildedannende røntgenstråler (Sveits): Gir avbilde spektroskopi av solvarme og ikke-termisk avgir røntgenstråler, 4-150 keV. STIX gir kvantitativ informasjon om tidspunkt, plassering, intensitet og spektra for akselererte elektroner så vel som for høye temperaturer termiske plasmaer, hovedsakelig assosiert med bluss og/eller mikroflasker
  • Metis - Coronagraph (Italia): Bilder samtidig synlige og langt ultrafiolette utslipp av solcorona og diagnoser, med en enestående tidsmessig dekning og romlig oppløsning, strukturen og dynamikken til hele koronaen i området fra 1,4 til 3,0 (fra 1,7 til 4,1 ) solradier fra solsenteret, på minimum (maksimum) perihelion under det nominelle oppdraget. Dette er en region som er avgjørende for å knytte de atmosfæriske fenomenene til solen til deres utvikling i den indre heliosfæren
  • SoloHI - Solar Orbiter Heliospheric Imager (USA): Bilder både den kvasi -jevne strømningen og forbigående forstyrrelser i solvinden over et bredt synsfelt ved å observere synlig sollys spredt av solvindelektroner. SoloHI gir unike målinger for å identifisere koronale masseutstøtninger (CME -er). (NRL gitt)

Institusjoner involvert

Følgende institusjoner driver hvert instrument:

Tidslinje og status

  • April 2012: € 319 millioner kontrakt for å bygge orbiter tildelt Astrium UK
  • Juni 2014: Solar shield fullfører 2 ukers bake test
  • September 2018: Romskip sendes til IABG i Tyskland for å starte miljøtestkampanjen
  • Februar 2020: Vellykket lansering
  • Mai-juni 2020: Møte med ion- og støvhalene til C/2019 Y4 (ATLAS)
  • Juli 2020: De første bildene av solen utgitt

Startforsinkelser

Lanseringen av Solar Orbiter fra Cape Canaveral klokken 23.03 EST 9. februar 2020 (amerikansk dato).

I april 2015 ble lanseringen satt tilbake fra juli 2017 til oktober 2018. I august 2017 ble Solar Orbiter betraktet som "på sporet" for en lansering i februar 2019. Lanseringen skjedde 10. februar 2020 på en Atlas V 411.

Lansering

Atlas V 411 (AV-087) løftet av fra SLC-41 i Cape Canaveral, Florida, kl. 04:03 UTC. Den Solar Orbiter romfartøy adskilt fra den Centaur øvre trinn nesten 53 minutter senere, og den ESA anskaffet de første signalene fra satellitten noen minutter senere.

Bane

Etter oppskytning vil det ta omtrent 3,5 år å bruke Solar Orbiter for å nå sin operasjonelle bane, en elliptisk bane med perihelion 0,28 AU og aphelion 0,91 AU , ved bruk av gjentatte tyngdekrafthjelper fra jorden og Venus. Den første flybyen var av Venus i desember 2020. I løpet av den forventede oppdragsvarigheten på 7 år, vil den bruke ekstra tyngdekraftsassistenter fra Venus for å heve helningen fra 0 ° til 24 °, slik at den får bedre oversikt over solens poler. Hvis et utvidet oppdrag godkjennes, kan helningen stige ytterligere til 33 °.

Under cruisefasen til Venus passerte Solar Orbiter gjennom ionhalen til Comet C/2019 Y4 (ATLAS) fra 31. mai til 1. juni 2020. Den passerte gjennom komets støvhale 6. juni 2020.

I juni 2020 kom Solar Orbiter innen 77 000 000 km (48 000 000 mi) fra Solen, og tok de nærmeste bildene av Solen som noen gang er tatt.

Hastigheten på sonden og avstanden fra solen

Se også

Referanser

Eksterne linker