stringtranslate.com

Исследователь межзвездных границ

Interstellar Boundary Explorer ( IBEX или Explorer 91 или SMEX-10 ) — спутник НАСА на околоземной орбите, который использует энергетически нейтральные атомы (ENAs) для получения изображений области взаимодействия между Солнечной системой и межзвездным пространством . Миссия является частью программы NASA Small Explorer и была запущена с помощью ракеты-носителя Pegasus-XL 19 октября 2008 года. [3]

Миссию возглавляет доктор Дэвид Дж. Маккомас (главный исследователь IBEX), ранее работавший в Юго-Западном исследовательском институте (SwRI), а теперь в Принстонском университете . Лос-Аламосская национальная лаборатория и Центр передовых технологий Lockheed Martin построили датчики IBEX-Hi и IBEX-Lo соответственно. Корпорация Orbital Sciences Corporation изготовила спутниковую платформу и стала местом проведения испытаний космического корабля на воздействие окружающей среды. Номинальная базовая продолжительность миссии составляла два года после ввода в эксплуатацию, а основной период закончился в начале 2011 года. Космический корабль и датчики по-прежнему исправны, и миссия продолжается в своей расширенной миссии. [4]

IBEX находится на ориентированной на Солнце стабилизированной вращением орбите вокруг Земли. [5] В июне 2011 года IBEX был переведен на новую, более эффективную и гораздо более стабильную орбиту. [6] На новой орбите он не приближается так близко к Луне и расходует меньше топлива для поддержания своего положения. [6]

Космический аппарат оснащен двумя широкоапертурными тепловизорами, которые обнаруживают ENA с энергией от 10 эВ до 2  кэВ (IBEX-Lo) и от 300 эВ до 6 кэВ (IBEX-Hi).

Первоначально планировалось, что миссия будет 24-месячным периодом операций. С тех пор миссия была продлена, и космический аппарат все еще будет работать по состоянию на 2024 год .

Космический корабль

IBEX и Star 27 .

Космический корабль построен на восьмиугольном основании, примерно 58 см (23 дюйма) в высоту и 95 см (37 дюймов) в ширину. Сухая масса составляет 80 кг (180 фунтов), а полезная нагрузка прибора составляет 26 кг (57 фунтов). Полностью заправленная масса составляет 107 кг (236 фунтов), а вся стартовая масса системы полета, включая твердотопливный ракетный двигатель ATK Star 27 , составляет 462 кг (1019 фунтов). Сам космический корабль имеет гидразиновую систему управления ориентацией . Электроэнергия вырабатывается солнечной батареей мощностью 116 Вт , а номинальная потребляемая мощность составляет 66 Вт (16 Вт для полезной нагрузки). Связь осуществляется через две полусферические антенны с номинальной скоростью передачи данных по нисходящей линии связи 320 кбит/с и скоростью передачи данных по восходящей линии связи 2 кбит/с. [7]

Цель науки

Научная цель миссии Interstellar Boundary Explorer (IBEX) — раскрыть природу взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой на границе Солнечной системы. [8] IBEX достиг этой цели, создавая полные карты неба интенсивности (интегрированной по линии прямой видимости) ENA в диапазоне энергий каждые шесть месяцев. Большинство этих ENA генерируются в гелиооболочке , которая является областью взаимодействия.

Миссия

IBEX в обтекателе

Запуск

Спутник IBEX был состыкован с ракетой-носителем Pegasus XL на авиабазе Ванденберг , Калифорния , а затем объединенный аппарат был подвешен под материнским самолетом Lockheed L-1011 Stargazer и доставлен на атолл Кваджалейн в центральной части Тихого океана . [9] Stargazer прибыл на атолл Кваджалейн 12 октября 2008 года. [8]

Спутник IBEX был выведен в космос 19 октября 2008 года ракетой-носителем Pegasus XL. Ракета-носитель была выпущена с помощью Stargazer , который стартовал с атолла Кваджалейн в 17:47:23 UTC . [3] Запустившись с этой площадки, близкой к экватору , ракета-носитель Pegasus вывела на орбиту на 16 кг (35 фунтов) больше массы, чем при запуске с Космического центра Кеннеди во Флориде . [10]

Профиль миссии

Первоначально спутник IBEX был выведен на высокоэллиптическую переходную орбиту с низким перигеем и использовал твердотопливный ракетный двигатель в качестве конечной ступени разгона в апогее , чтобы значительно поднять перигей и достичь желаемой высотной эллиптической орбиты.

IBEX находится на сильно эксцентричной эллиптической земной орбите, которая варьируется от перигея около 86 000 км (53 000 миль) до апогея около 260 000 км (160 000 миль). Его первоначальная орбита составляла около 7 000 × 320 000 км (4 300 × 198 800 миль) [5] — то есть около 80% расстояния до Луны — которое изменилось в основном из-за преднамеренной корректировки для продления срока службы космического корабля.

Эта очень высокая орбита позволяет спутнику IBEX выходить из магнитосферы Земли при проведении научных наблюдений. Эта экстремальная высота имеет решающее значение из-за количества помех заряженных частиц, которые могут возникнуть при проведении измерений в магнитосфере. Находясь в магнитосфере Земли (70 000 км (43 000 миль)), спутник также выполняет другие функции, включая телеметрические каналы связи. [11]

Орбита скорректирована

В июне 2011 года IBEX перешел на новую орбиту, которая подняла его перигей до более чем 30 000 км (19 000 миль). Новая орбита имеет период в одну треть лунного месяца, что при правильной фазировке позволяет избежать слишком близкого приближения космического корабля к Луне, гравитация которой может негативно повлиять на орбиту IBEX. Теперь космический корабль использует меньше топлива для поддержания стабильной орбиты, увеличивая срок его полезной службы до более чем 40 лет. [6]

Инструменты

Датчик IBEX Lo

Гелиосферная граница Солнечной системы визуализируется путем измерения местоположения и величины столкновений с обменом зарядами, происходящих во всех направлениях. Полезная нагрузка спутника состоит из двух визуализаторов энергетических нейтральных атомов (ENA), IBEX-Hi и IBEX-Lo. Каждый состоит из коллиматора, который ограничивает их поля зрения (FoV), конверсионной поверхности для преобразования нейтрального водорода и кислорода в ионы , электростатического анализатора (ESA) для подавления ультрафиолетового света и выбора ионов определенного диапазона энергий, а также детектора для подсчета частиц и определения типа каждого иона. Оба этих датчика представляют собой однопиксельную камеру с полем зрения примерно 7° x 7°. Прибор IBEX-Hi регистрирует количество частиц в более высоком энергетическом диапазоне (от 300 эВ до 6 кэВ), чем энергетический диапазон IBEX-Lo (от 10 эВ до 2 кэВ). Научная полезная нагрузка также включает в себя комбинированный электронный блок (CEU), который управляет напряжениями на коллиматоре и ESA, а также считывает и записывает данные с детекторов частиц каждого датчика. [12]

Коммуникация

По сравнению с другими космическими обсерваториями, IBEX имеет низкую скорость передачи данных из-за ограниченных требований миссии. [13]

... Скорость передачи данных IBEX низкая по сравнению с другими телескопами из-за характера собираемых им данных. IBEX не нуждается в «высокоскоростном» соединении, поскольку он может собирать только несколько частиц в минуту. Связь со спутника на землю в 20 раз медленнее, чем у обычного домашнего кабельного модема (320 000 бит в секунду) [скорость передачи данных спутника], [14] а с земли на спутник всего 2000 бит в секунду, что в 250 раз медленнее! После того, как сигнал собран приемниками на Земле, он передается через Интернет в Центр управления полетами в Даллесе, Вирджиния , и в Центр научных операций IBEX в Сан-Антонио , Техас ».

—  Вопросы и ответы IBEX от NASA [13]

Сбор данных

Высокоэнергетическая карта гелиосферы
Лента выбросов ENA на карте IBEX.

IBEX собирает выбросы энергетически нейтральных атомов (ENA), которые проходят через Солнечную систему к Земле и не могут быть измерены обычными телескопами. Эти ENA создаются на границе нашей Солнечной системы в результате взаимодействия частиц солнечного ветра и частиц межзвездной среды. [15]

В среднем IBEX-Hi обнаруживает около 500 частиц в день, а IBEX-Lo — менее 100. [16] К 2012 году было опубликовано более 100 научных работ, связанных с IBEX, которые главный исследователь описал как «невероятный научный урожай». [16]

Наличие данных

По мере проверки данных IBEX они становятся доступными в серии релизов данных на веб-сайте SwRI IBEX Public Data. Кроме того, данные периодически отправляются в NASA Space Physics Data Facility (SPDF), который является официальным архивным сайтом для данных IBEX. Данные SPDF можно искать на портале Heliophysics Data Portal.

Результаты науки

Анимация, иллюстрирующая сбор данных IBEX о нейтральных атомах на границе Солнечной системы.
Далеко за пределами орбиты Нептуна солнечный ветер и межзвездная среда взаимодействуют, образуя область, известную как внутренняя гелиооболочка, ограниченная изнутри конечной ударной волной, а снаружи — гелиопаузой .

Первоначальные данные выявили ранее непредсказуемую «очень узкую ленту, которая в два-три раза ярче всего остального на небе». [17] Первоначальные интерпретации предполагают, что «межзвездная среда оказывает гораздо большее влияние на структурирование гелиосферы, чем кто-либо считал ранее». [15] Неизвестно, что создает ленту энергетически нейтральных атомов (ENA). [18] Солнце в настоящее время проходит через Местное межзвездное облако , а размер и форма гелиосферы являются ключевыми факторами в определении ее защитной способности от космических лучей . Если IBEX обнаружит изменения в форме ленты, это может показать, как гелиосфера взаимодействует с Местным пухом . [19] Он также наблюдал ENA из магнитосферы Земли . [4]

В октябре 2010 года были обнаружены значительные изменения в ленте спустя шесть месяцев, на основе второго набора наблюдений IBEX. [20]

Он продолжил обнаруживать нейтральные атомы из-за пределов Солнечной системы, которые, как было обнаружено, по составу отличаются от Солнца. [21] Удивительно, но IBEX обнаружил, что гелиосфера не имеет ударной волны , и измерил ее скорость относительно локальной межзвездной среды (LISM) как 23,2 км/с (14,4 миль/с), улучшив предыдущее измерение в 26,3 км/с (16,3 миль/с) Ulysses . [22] Эти скорости эквивалентны на 25% меньшему давлению на гелиосферу Солнца, чем считалось ранее. [21] [22]

В июле 2013 года результаты IBEX выявили наличие 4-дольчатого хвоста в гелиосфере Солнечной системы. [23]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "IBEX". ESA . Получено 13 августа 2015 г.
  2. ^ "Траектория: IBEX (Explorer 91) 2008-051A". NASA. 28 октября 2021 г. Получено 9 декабря 2021 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  3. ^ ab Ray, Justin (19 октября 2008 г.). "Mission Status Center: Pegasus/IBEX". Spaceflight Now . Получено 27 ноября 2009 г.
  4. ^ ab "Архивные обновления". Юго-западный научно-исследовательский институт.
  5. ^ ab "Fact Sheet: IBEX" (PDF) . Orbital ATK. FS001_06_3695. Архивировано из оригинала (PDF) 16 марта 2015 г. Получено 27 апреля 2015 г.
  6. ^ abc McComas, Dave (14 ноября 2011 г.). "Маневр по повышению орбиты IBEX". Southwest Research Institute . Получено 1 марта 2012 г.
  7. ^ "Дисплей: IBEX (Explorer 91) 2008-051A". NASA. 28 октября 2021 г. Получено 8 декабря 2021 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  8. ^ ab "Interstellar Boundary Explorer Mission". NASA. 14 октября 2008 г. Архивировано из оригинала 4 октября 2019 г. Получено 16 октября 2008 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  9. ↑ Диллер, Джордж (3 октября 2008 г.). «Отчет о состоянии одноразового носителя». NASA. ELV-100308.
  10. ^ Маккомас, Дэйв (ноябрь 2006 г.). "Джанет Болл, Lockheed Martin Space Systems". Southwest Research Institute . Получено 19 ноября 2009 г.
  11. ^ "IBEX FAQ". NASA. 14 января 2008 г. Архивировано из оригинала 9 марта 2016 г. Получено 14 января 2019 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  12. ^ "IBEX COSPAR ID 2008-051A". NASA. 28 ноября 2018 г. Получено 22 января 2019 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  13. ^ ab "IBEX Q and A". NASA. 25 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 24 июня 2017 г. Получено 14 мая 2015 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  14. ^ http://www.nasa.gov/pdf/280255main_IBEXFactSheetOct08.pdf Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  15. ^ ab McComas, Dave (15 октября 2009 г.). «Первые научные результаты от IBEX!». Southwest Research Institute . Получено 5 сентября 2010 г.
  16. ^ ab McComas, Dave (15 октября 2012 г.). «3 года наблюдений IBEX». Юго-западный научно-исследовательский институт.
  17. ^ Болдуин, Эмили (15 октября 2009 г.). «IBEX maps edge of Solar System». Astronomy Now. Архивировано из оригинала 21 сентября 2016 г. Получено 14 августа 2016 г.
  18. ^ Керр, Ричард А. (16 октября 2009 г.). «Связывание Солнечной системы лентой заряженных частиц». Science . 326 (5951). Science Magazine: 350–351. doi : 10.1126/science.326_350a . PMID  19833930.
  19. ^ «Таинственная полоса частиц таит в себе ключи к будущему Солнечной системы». Журнал Cosmos. 25 января 2010 г. Архивировано из оригинала 13 октября 2016 г. Получено 5 сентября 2010 г.
  20. ^ "The Ever-Changing Edge of the Solar System". Журнал Astrobiology. 2 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 23 августа 2014 г. Получено 8 ноября 2010 г.{{cite news}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  21. ^ ab "IBEX обнаруживает отсутствующую границу на краю Солнечной системы". NASA. 10 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 7 марта 2013 г. Получено 11 мая 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  22. ^ ab Kohler, Susanna (14 мая 2012 г.). «Никаких потрясений для этого лука: IBEX говорит, что мы неправы». Astrobites . Получено 14 августа 2016 г.
  23. ^ "NASA's IBEX Provides First View Of the Solar System's Tail". NASA. 10 июля 2013 г. Архивировано из оригинала 9 сентября 2018 г. Получено 13 августа 2015 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме IBEX .