Interstellar Boundary Explorer ( IBEX или Explorer 91 или SMEX-10 ) — спутник НАСА на околоземной орбите, который использует энергетические нейтральные атомы (ENA) для изображения 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 работающий в Принстонском университете . Национальная лаборатория Лос-Аламоса и Центр передовых технологий Lockheed Martin создали датчики IBEX-Hi и IBEX-Lo соответственно. Корпорация орбитальных наук изготовила спутниковый автобус и стала местом проведения экологических испытаний космического корабля. Номинальная базовая продолжительность миссии составляла два года после ввода в эксплуатацию, а основная закончилась в начале 2011 года. Космический корабль и датчики все еще исправны, и миссия продолжает свою расширенную миссию. [4]
IBEX находится на ориентированной на Солнце стабилизированной 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 к Луне так близко и тратит меньше топлива для поддержания своей позиции. [6]
Космический корабль оснащен двумя тепловизорами с большой апертурой, которые обнаруживают ENA с энергией от 10 эВ до 2 кэВ (IBEX-Lo) и от 300 эВ до 6 кэВ (IBEX-Hi). Первоначально миссия планировалась на 24-месячный период работы. С тех пор миссия была продлена, и по состоянию на март 2023 года космический корабль все еще находится в эксплуатации.
Космический корабль построен на восьмиугольном основании высотой примерно 58 см (23 дюйма) и шириной 95 см (37 дюймов). Сухая масса составляет 80 кг (180 фунтов), из которых полезная нагрузка прибора составляет 26 кг (57 фунтов). Полная масса топлива составляет 107 кг (236 фунтов), а стартовая масса всей летной системы, включая твердотопливный двигатель ATK Star 27 , — 462 кг (1019 фунтов). Сам космический корабль имеет гидразиновую систему ориентации . Электроэнергия вырабатывается солнечной батареей мощностью 116 Вт , 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 скорости восходящей линии связи 2 кбит/с. [7]
Научная цель миссии Interstellar Boundary Explorer (IBEX) — обнаружить природу взаимодействия между солнечным ветром и межзвездной средой на краю Солнечной системы. [8] IBEX достиг этой цели, создавая полные карты неба с интенсивностью (интегрированной по лучу видимости) ENA в диапазоне энергий каждые шесть месяцев. Большинство этих ENA генерируются в гелиооболочке , которая является областью взаимодействия.
Спутник IBEX был соединен с ракетой-носителем Pegasus XL на базе ВВС Ванденберг в Калифорнии , а затем объединенный аппарат был подвешен под базовым самолетом Lockheed L-1011 Stargazer и доставлен на атолл Кваджалейн в центральной части Тихого океана . [9] Звездочёт прибыл на атолл Кваджалейн 12 октября 2008 года. [8]
Спутник IBEX был доставлен в космос 19 октября 2008 года ракетой-носителем Pegasus XL. Ракета-носитель была выпущена со спутника Stargazer , взлетевшего с атолла Кваджалейн, в 17:47:23 UTC . [3] Запустившись с этого места, расположенного недалеко от экватора , ракета-носитель «Пегас» подняла на орбиту на целых 16 кг (35 фунтов) больше массы, чем она могла бы поднять при запуске из Космического центра Кеннеди во Флориде . [10]
Спутник IBEX первоначально был запущен на высокоэллиптическую переходную орбиту с низким перигеем и использовал твердотопливный ракетный двигатель в качестве последней ступени разгона в апогее , чтобы значительно поднять перигей и достичь желаемой высотной эллиптической орбиты.
IBEX находится на сильно эксцентричной эллиптической земной орбите, перигей которой составляет около 86 000 км (53 000 миль) до апогея около 260 000 км (160 000 миль). Его первоначальная орбита составляла около 7000 × 320 000 км (4300 × 198 800 миль) [5] — то есть около 80% расстояния до Луны — которая изменилась в первую очередь из-за преднамеренной корректировки, направленной на продление срока службы космического корабля.
Эта очень высокая орбита позволяет спутнику IBEX выходить за пределы магнитосферы Земли при проведении научных наблюдений. Эта экстремальная высота имеет решающее значение из-за большого количества интерференции заряженных частиц, которая может возникнуть при проведении измерений в магнитосфере. Находясь в магнитосфере Земли (70 000 км (43 000 миль)), спутник также выполняет другие функции, включая передачу телеметрии вниз. [11]
В июне 2011 года IBEX перешел на новую орбиту, в результате чего его перигей поднялся 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, что увеличивает срок его полезного использования до более чем 40 лет. [6]
Гелиосферная граница Солнечной системы формируется путем измерения местоположения и величины столкновений с перезарядкой, происходящих во всех направлениях. Полезная нагрузка спутника состоит из двух сканеров энергетических нейтральных атомов (ENA): IBEX-Hi и IBEX-Lo. Каждый из них состоит из коллиматора , ограничивающего поля зрения (FoV), преобразующей поверхности для преобразования нейтрального водорода и кислорода в ионы , электростатического анализатора (ESA) для подавления ультрафиолетового света и отбора ионов определенного энергетического диапазона, а также детектора для посчитайте частицы и определите тип каждого иона. Оба этих датчика представляют собой однопиксельные камеры с полем обзора примерно 7° x 7°. Прибор IBEX-Hi регистрирует количество частиц в более высоком энергетическом диапазоне (от 300 эВ до 6 кэВ), чем в энергетическом диапазоне IBEX-Lo (от 10 эВ до 2 кэВ). Научная полезная нагрузка также включает в себя комбинированный электронный блок (CEU), который контролирует напряжения на коллиматоре и ESA, а также считывает и записывает данные с детекторов частиц каждого датчика. [12]
По сравнению с другими космическими обсерваториями IBEX имеет низкую скорость передачи данных из-за ограниченных требований миссии. [13]
... Скорость передачи данных IBEX медленнее по сравнению с другими телескопами из-за характера собираемых им данных. IBEX не нуждается в «высокоскоростном» соединении, поскольку у него есть возможность собирать лишь до нескольких частиц в минуту. Связь со спутника на землю в 20 раз медленнее, чем у обычного домашнего кабельного модема (320 000 бит в секунду) [это скорость передачи данных спутника], [14] а с земли на спутник всего 2 000 бит в секунду, что составляет 250 раз медленнее! Как только сигнал собирается приемниками на Земле, он передается через Интернет в Центр управления полетами в Даллесе, штат Вирджиния , и в Научно-операционный центр IBEX в Сан-Антонио , штат Техас ».
- Вопросы и ответы НАСА IBEX [13]
IBEX собирает выбросы энергетических нейтральных атомов (ENA), которые проходят через Солнечную систему на Землю и которые невозможно измерить 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 статей, связанных с IBEX, которые главный исследователь назвал «невероятным научным урожаем». . [16]
По мере проверки данных IBEX данные IBEX становятся доступными в серии выпусков данных на веб-сайте публичных данных SwRI IBEX. Кроме того, данные периодически отправляются в Центр данных космической физики НАСА (SPDF), который является официальным сайтом архива данных IBEX. Данные SPDF можно найти на портале гелиофизических данных.
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 считалось ранее». [15] Неизвестно, что создает ленту энергичных нейтральных атомов (ENA). [18] В настоящее время Солнце движется через Местное межзвездное облако , а размер и форма гелиосферы являются ключевыми факторами, определяющими ее защитную способность 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 на основе второй серии наблюдений IBEX через шесть месяцев были обнаружены значительные изменения в ленте. [20]
Далее он обнаружил нейтральные атомы из-за пределов Солнечной системы, которые, как выяснилось, отличались по составу от Солнца. [21] Удивительно, но IBEX обнаружил, что гелиосфера не имеет головной ударной волны , и измерил ее скорость относительно местной межзвездной среды (LISM) как 23,2 км/с (14,4 мили/с), что улучшилось по сравнению с предыдущим измерением 26,3 км/с. с (16,3 миль/с) от Ulysses . [22] Эти скорости на 25% меньше давления на гелиосферу Солнца, чем считалось ранее. [21] [22]
В июле 2013 года результаты IBEX выявили четырехлопастной хвост в гелиосфере Солнечной системы. [23]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В эту статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .{{cite news}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
