STEREO - STEREO

STEREO
Distribusjon av STEREO romfartspaneler (avling) .jpg
Illustrasjon av et STEREO -romfartøy under utplassering av solceller
Oppdragstype Solobservasjon
Operatør NASA
COSPAR ID STEREO-A: 2006-047A
STEREO-B: 2006-047B
SATCAT nr. STEREO-A: 29510
STEREO-B: 29511
Nettsted http://stereo.gsfc.nasa.gov/
http://stereo.jhuapl.edu/
Misjonens varighet
  • Planlagt: 2 år
  • STEREO-A gikk: 14 år, 10 måneder, 22 dager
  • STEREO-B finale: 9 år, 10 måneder, 27 dager
Romfartøyets egenskaper
Produsent Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
Start masse 619 kg (1,364 lb)
Tørr masse 547 kg (1206 lb)
Dimensjoner 1,14 × 2,03 × 6,47 m
3,75 × 6,67 × 21,24 fot
Makt 475 W.
Oppdragets start
Lanseringsdato 26. oktober 2006, 00:52  UTC ( 2006-10-26UTC00: 52 )
Rakett Delta II 7925-10L
Lanseringssted Cape Canaveral SLC-17B
Entreprenør United Launch Alliance
Misjonens slutt
Siste kontakt STEREO-B: 23. september 2016
Orbitale parametere
Referansesystem Heliosentrisk
Periode STEREO-A: 346 dager
STEREO-B: 388 dager
←  Hinode
MMS  →
 

STEREO ( Solar Terrestrial Relations Observatory ) er et solobservasjonsoppdrag . To nesten identiske romfartøyer ble skutt opp i 2006 i baner rundt solen som får dem til å trekke henholdsvis lenger foran og falle gradvis bak jorden. Dette muliggjorde stereoskopisk avbildning av solen og solfenomener, for eksempel koronale masseutstøtninger .

Kontakten med STEREO-B gikk tapt i 2014 etter at den kom inn i et ukontrollert spinn som forhindret solcellepanelene i å produsere nok strøm, men STEREO-A er fortsatt i drift.

Misjonsprofil

Denne introduksjonsvideoen demonstrerer STEREOs posisjoner og viser et samtidig bilde av hele solen.
Animasjon av STEREOs bane
Rundt solen
I forhold til solen og jorden
  STEREO-A

  STEREO-B   Jord

  Sol

De to STEREO-romfartøyene ble skutt opp kl. 00:52 UTC 26. oktober 2006 fra Launch Pad 17B ved Cape Canaveral Air Force Station i Florida på en Delta II 7925-10L-skyter til svært elliptiske geosentriske baner . Den høydepunkt nådde månens bane. 15. desember 2006, på den femte bane, svingte paret ved månen for å få hjelp av tyngdekraften . Fordi de to romfartøyene befant seg i litt forskjellige baner, ble romfartøyet "foran" (A) kastet ut til en heliosentrisk bane inne i jordens bane, mens "bak" (B) romfartøyet forble midlertidig i en høy bane rundt jorden. B -romfartøyet møtte månen igjen ved den samme banerevolusjonen 21. januar 2007, og ble kastet ut fra jordens bane i motsatt retning fra romfartøy A. Romfartøy B gikk inn i en heliosentrisk bane utenfor jordens bane. Romfartøy A vil ta 347 dager å fullføre en revolusjon av solen og romfartøy B vil ta 387 dager. A -romfartøyet/sol/jordvinkelen vil øke med 21.650 ° per år. B -romfartøyet/sol/jordvinkelen endres -21,999 ° per år. Gitt at lengden på jordens bane er rundt 940 millioner kilometer, har begge fartøyene en gjennomsnittlig hastighet, i en roterende geosentrisk referanseramme der solen alltid er i samme retning, på omtrent 1,8 km/s, men hastigheten varierer betydelig avhengig av hvor nær de er til deres respektive aphelion eller perihelion (så vel som på posisjonen til jorden). Deres nåværende posisjoner er vist her .

Over tid fortsatte romfartøyet STEREO å skille seg fra hverandre med en samlet hastighet på omtrent 44 ° per år. Det var ingen endelige posisjoner for romfartøyet. De oppnådde 90 ° separasjon 24. januar 2009, en tilstand kjent som kvadratur . Dette var av interesse fordi masseutstøtene sett fra siden på lemmen av et romfartøy potensielt kan observeres av in situ partikkelforsøkene til det andre romfartøyet. Da de passerte gjennom Jordens Lagrangian -punkter L 4 og L 5 , i slutten av 2009, søkte de etter Lagrangian (trojanske) asteroider . 6. februar 2011 var de to romfartøyene nøyaktig 180 ° fra hverandre, slik at hele solen kunne sees på en gang for første gang.

Selv når vinkelen øker, har tillegg av en jordbasert visning, f.eks. Fra Solar Dynamics Observatory , fortsatt gitt observasjoner med full sol i flere år. I 2015 mistet kontakten i flere måneder da STEREO -romfartøyet passerte bak solen. De begynte deretter å nærme seg jorden igjen, med den nærmeste tilnærmingen en gang i 2023. De vil ikke bli tatt tilbake til jordens bane.

Tap av kontakt med STEREO-B

Oktober 2014 gikk kontakten med STEREO-B tapt under en planlagt tilbakestilling for å teste fartøyets automatisering, i påvente av den ovennevnte solar "konjunksjon" -perioden. Teamet trodde opprinnelig at romfartøyet hadde begynt å snurre, noe som reduserte mengden strøm som kunne genereres av solcellepanelene. Senere analyse av den mottatte telemetrien konkluderte med at romfartøyet befant seg i et ukontrollert spinn på omtrent 3 ° per sekund; Dette var for raskt til å bli korrigert umiddelbart ved hjelp av reaksjonshjulene , som ville bli overmettede.

NASA brukte sitt Deep Space Network , først ukentlig og senere månedlig, for å prøve å gjenopprette kommunikasjon.

Etter en stillhet på 22 måneder, ble kontakten gjenopptatt kl. 22:27 UTC 21. august 2016, da Deep Space Network etablerte en lås på STEREO-B i 2,4 timer.

Ingeniører planla å jobbe og utvikle programvare for å fikse romfartøyet, men når datamaskinen ble slått på, ville det bare ha gått omtrent 2 minutter å laste opp reparasjonen før STEREO-B gikk inn i feilmodus igjen. Videre, mens romfartøyet var maktpositivt på tidspunktet for kontakt, ville orienteringen drive og kraftnivået synke. Toveiskommunikasjon ble oppnådd, og kommandoer for å begynne å gjenopprette romskipet ble sendt gjennom resten av august og september.

Seks forsøk på kommunikasjon mellom 27. september og 9. oktober 2016 mislyktes, og en bærebølge ble ikke oppdaget etter 23. september. Ingeniører bestemte at under et forsøk på å despinere romfartøyet, sannsynligvis en frossen thruster drivstoffventil førte til at spinnet økte i stedet for minkende. Da STEREO-B beveget seg langs banen, håpet man at solpanelene igjen kan generere nok strøm til å lade batteriet.

Fire år etter det første tapet av kontakt avsluttet NASA periodiske gjenopprettingsoperasjoner med virkning fra 17. oktober 2018.

Misjon fordeler

Hovedfordelen med oppdraget var stereoskopiske bilder av solen. Med andre ord, fordi satellittene er på forskjellige punkter langs jordens bane, men fjernt fra jorden, kan de fotografere deler av solen som ikke er synlige fra jorden. Dette tillater NASA -forskere å direkte overvåke den fjerne siden av Solen, i stedet for å slutte aktiviteten på den andre siden av data som kan hentes fra Jordens syn på Solen. I stereo satellittene hovedsakelig overvåke den andre siden for koronamasseutbrudd  - massive bursts av solenergi vind , sol plasma , og magnetiske felter som ofte kastes ut i verdensrommet.

Siden strålingen fra koronale masseutstøtninger, eller CME -er, kan forstyrre jordens kommunikasjon, flyselskaper, strømnett og satellitter, har mer nøyaktig prognose for CME -er potensial til å gi større advarsel til operatører av disse tjenestene. Før STEREO var det bare mulig å oppdage solflekker som er assosiert med CME på den andre siden av solen ved hjelp av helioseismologi , som bare gir kart med lav oppløsning over aktiviteten på den andre siden av Solen. Siden solen roterer hver 25. dag, var detaljer på bortesiden usynlig for jorden i flere dager av gangen før STEREO. Perioden som solens bortre side tidligere var usynlig, var en hovedårsak til STEREO -oppdraget.

STEREO -programforsker Madhulika Guhathakurta forventet "store fremskritt" innen teoretisk solfysikk og værvarsel i verdensrommet med ankomsten av konstant 360 ° utsikt over solen. STEREOs observasjoner er inkorporert i prognoser for solaktivitet for flyselskaper, kraftselskaper, satellittoperatører og andre.

STEREO har også blitt brukt til å oppdage 122 formørkende binære filer og studere hundrevis av flere variable stjerner . STEREO kan se på den samme stjernen i opptil 20 dager.

23. juli 2012 var STEREO-A på banen til solstormen i 2012 , som var lik styrke som Carrington-hendelsen . Instrumenteringen var i stand til å samle og videresende en betydelig mengde data om hendelsen. STEREO-A ble ikke skadet av solstormen.

Vitenskapelig instrumentering

Instrumentplasser på STEREO

Hvert romskip har kameraer, partikkeleksperimenter og radiodetektorer i fire instrumentpakker:

  • Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) har fem kameraer: et ekstremt ultrafiolett bildebehandler (EUVI) og to hvite lys- koronagrafer (COR1 og COR2). Disse tre teleskopene er samlet kjent som Sun Centered Instrument Package eller SCIP. De viser solskiven og den indre og ytre koronaen . To ekstra teleskoper, heliosfæriske avbildere (kalt HI1 og HI2), viser rommet mellom sol og jord. Formålet med SECCHI er å studere 3D-utviklingen av koronale masseutstøtninger gjennom hele reisen fra solens overflate gjennom korona og interplanetarisk medium til deres innvirkning på jorden. Hovedetterforsker for SECCHI var Russell Howard.
  • In-situ målinger av partikler og CME-transienter (IMPACT) , for å studere energiske partikler , den tredimensjonale fordelingen av solvindelektroner og interplanetarisk magnetfelt. Janet Luhmann var hovedetterforsker for IMPACT.
  • PLAsma og SupraThermal Ion Composition (PLASTIC) , ledet av Antoinette Galvin , for å studere plasmakarakteristikkene til protoner , alfapartikler og tunge ioner .
  • STEREO/WAVES (SWAVES) er en radio-burst-tracker for å studere radioforstyrrelser som reiser fra solen til jordens bane. Jean Louis Bougeret var hovedetterforsker for SWAVES, sammen med etterforsker Michael Kaiser.

Romskip -undersystemer

Hvert STEREO -romfartøy hadde en tørr masse på 547 kg (1.206 lb) og en oppskytningsmasse på 619 kg (1.364 lb). I sin oppbevarede konfigurasjon hadde hver en lengde, bredde og høyde på 2,0 × 1,2 × 1,1 m (6,67 × 4,00 × 3,75 fot). Ved utplassering av solceller økte bredden til 6,5 m (21,24 fot). Når alle instrumentbommene og antennene er utplassert, er dimensjonene 7,5 × 8,7 × 5,9 m (24,5 × 28,6 × 19,2 fot). Solcellepanelene kan i gjennomsnitt produsere 596 watt effekt, og romfartøyet bruker i gjennomsnitt 475 watt.

STEREO-romfartøyet er 3-akset stabilisert, og hver har en primær og backup miniatyr treghetsmåleenhet (MIMU) levert av Honeywell . Disse måler endringer i et romfartøys holdning, og hver MIMU inneholder tre ringlasergyroskoper for å oppdage vinkelendringer. Ytterligere holdningsinformasjon er gitt av stjernesporeren og SECCHI Guide Telescope.

Radioens ombord datamaskinsystemer er basert på den integrerte Electronics Module (IEM), en enhet som kombinerer kjerneavionikk i en enkelt boks. Hvert enkelt-strengs romfartøy har to CPUer, en for kommando- og datahåndtering og en for veiledning og kontroll. Begge er strålingsherdede 25 megahertz IBM RAD6000- prosessorer, basert på POWER1- prosessorer (forgjengeren til PowerPC-brikken som finnes i eldre Macintoshes ). Datamaskinene, trege etter gjeldende personlige datamaskinstandarder , er typiske for strålingskravene som kreves på STEREO -oppdraget.

STEREO har også Actel FPGAer som bruker trippel modulær redundans for strålingsherding. FPGA -ene har P24 MISC og CPU24 myke mikroprosessorer .

For datalagring har hvert romskip en solid state- opptaker som kan lagre opptil 1  gigabyte hver. Hovedprosessoren samler og lagrer bilder og andre data fra STEREOs instrumenter på opptakeren, som deretter kan sendes tilbake til jorden. Romfartøyet har en nedbindingskapasitet på X-bånd på mellom 427 og 750  kbit/s .

Galleri

Se også

Referanser

Eksterne linker