stringtranslate.com

Солнечная и гелиосферная обсерватория

Солнечная и гелиосферная обсерватория ( SOHO ) — космический аппарат Европейского космического агентства (ESA), построенный европейским промышленным консорциумом во главе с Matra Marconi Space (ныне Airbus Defence and Space ), который был запущен на ракете-носителе Lockheed Martin Atlas IIAS 2 декабря 1995 года для изучения Солнца . Он также обнаружил более 5000 комет . [2] Он начал нормальную работу в мае 1996 года. Это совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и NASA . SOHO был частью Международной программы солнечно-земной физики (ISTP). Первоначально запланированный как двухлетняя миссия, SOHO продолжает работать после почти 29 лет в космосе ; миссия была продлена до конца 2025 года при условии рассмотрения и подтверждения Комитетом по научной программе ESA. [3]

В дополнение к своей научной миссии, он является основным источником данных о Солнце в режиме, близком к реальному времени, для прогнозирования космической погоды . Наряду с Aditya-L1 , Wind , Advanced Composition Explorer (ACE) и Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), SOHO является одним из пяти космических аппаратов в непосредственной близости от точки L1 Земли – Солнца , точки гравитационного баланса, расположенной примерно в 0,99 астрономической единицы (а. е.) от Солнца и в 0,01 а. е. от Земли. В дополнение к своему научному вкладу, SOHO отличается тем, что является первым стабилизированным по трем осям космическим аппаратом, использующим свои маховики в качестве своего рода виртуального гироскопа ; эта технология была принята после чрезвычайной ситуации на борту в 1998 году, которая едва не привела к потере космического аппарата.

Научные цели

Три основные научные цели SOHO:

Орбита

Анимация траектории SOHO
   Земля  ·    СОХО

Космический аппарат SOHO находится на гало-орбите вокруг точки L1 Солнца – Земли , точки между Землей и Солнцем, где баланс (большей) гравитации Солнца и (меньшей) гравитации Земли равен центростремительной силе, необходимой для того, чтобы объект имел тот же орбитальный период на своей орбите вокруг Солнца, что и Земля, в результате чего объект будет оставаться в этом относительном положении.

Хотя иногда его описывают как находящегося в точке L1, космический аппарат SOHO находится не совсем в точке L1, поскольку это затруднило бы связь из-за радиопомех, создаваемых Солнцем, и поскольку это не была бы стабильная орбита. Скорее, он лежит в (постоянно движущейся) плоскости, которая проходит через L1 и перпендикулярна линии, соединяющей Солнце и Землю. Он остается в этой плоскости, вычерчивая эллиптическую гало-орбиту с центром вокруг L1. Он совершает оборот вокруг L1 раз в шесть месяцев, в то время как сам L1 совершает оборот вокруг Солнца каждые 12 месяцев, поскольку он связан с движением Земли. Это сохраняет SOHO в хорошем положении для связи с Землей в любое время.

Связь с Землей

В нормальном режиме работы космический аппарат передает непрерывный поток данных со скоростью 200 кбит/с с фотографиями и другими измерениями через сеть наземных станций NASA Deep Space Network . Данные SOHO о солнечной активности используются для прогнозирования времени прибытия корональных выбросов массы (CME) на Землю, чтобы электрические сети и спутники могли быть защищены от их разрушительного воздействия. CME, направленные на Землю, могут вызывать геомагнитные бури , которые, в свою очередь, вызывают геомагнитно-индуцированные токи , в самых экстремальных случаях вызывая отключения электроэнергии и т. д.

В 2003 году ESA сообщило о выходе из строя шагового двигателя антенны Y-оси , необходимого для наведения антенны с высоким коэффициентом усиления и обеспечения высокоскоростной передачи данных. В то время считалось, что аномалия антенны может вызывать двух-трехнедельные отключения данных каждые три месяца. [4] Однако инженерам ESA и NASA удалось использовать антенны SOHO с низким коэффициентом усиления вместе с более крупными наземными станциями NASA Deep Space Network размером 34 м (112 футов) и 70 м (230 футов) и разумным использованием твердотельного регистратора (SSR) SOHO, чтобы предотвратить полную потерю данных, с лишь небольшим сокращением потока данных каждые три месяца. [5]

SOHO почти потерян

Последовательность событий прерывания миссии SOHO началась 24 июня 1998 года, когда команда SOHO проводила серию калибровок и маневров гироскопа космического корабля. Операции продолжались до 23:16 UTC, когда SOHO потерял захват Солнца и вошел в аварийный режим управления ориентацией, называемый Emergency Sun Reacquisition (ESR). Команда SOHO попыталась восстановить обсерваторию, но SOHO снова вошел в аварийный режим 25 июня 1998 года в 02:35 UTC. Усилия по восстановлению продолжались, но SOHO в последний раз вошел в аварийный режим в 04:38 UTC. Вся связь с SOHO была потеряна в 04:43 UTC, и началось прерывание миссии. SOHO вращался, терял электропитание и больше не указывал на Солнце. [6]

Эксперты Европейского космического агентства (ESA) были немедленно отправлены из Европы в Соединенные Штаты для руководства операциями. [7] Дни проходили без связи с SOHO. 23 июля 1998 года обсерватория Аресибо и радар солнечной системы Голдстоун объединились, чтобы обнаружить SOHO с помощью радара и определить его местоположение и ориентацию . SOHO был близок к своему прогнозируемому положению, ориентированный боком по сравнению с обычной передней панелью оптического поверхностного отражателя, направленной на Солнце, и вращался со скоростью один оборот каждые 53 секунды. Как только SOHO был обнаружен, были составлены планы по установлению контакта с SOHO. 3 августа с SOHO был обнаружен носитель , первый сигнал с 25 июня 1998 года. После нескольких дней зарядки батареи 8 августа была предпринята успешная попытка модулировать носитель и телеметрию по нисходящей линии связи . После того, как 9 августа 1998 года были переданы данные о температуре прибора, был выполнен анализ данных , и началось серьезное планирование восстановления SOHO. [8]

Команда по восстановлению начала с распределения ограниченной электрической мощности. После этого была определена аномальная ориентация SOHO в пространстве. Размораживание замороженного топливного бака с гидразином с использованием нагревателей термоконтроля SOHO началось 12 августа 1998 года. Следующим этапом было размораживание труб и двигателей , и 16 сентября 1998 года SOHO был переориентирован на Солнце. После почти недели мероприятий по восстановлению платформы космического корабля и орбитального корректирующего маневра платформа космического корабля SOHO вернулась в нормальный режим 25 сентября 1998 года в 19:52 UTC. Восстановление инструментов началось 5 октября 1998 года с SUMER и закончилось 24 октября 1998 года с CELIAS. [7]

Только один гироскоп остался работоспособным после этого восстановления, и 21 декабря 1998 года этот гироскоп вышел из строя. Управление ориентацией осуществлялось с помощью ручных запусков двигателей, которые потребляли 7 кг (15 фунтов) топлива в неделю, в то время как ESA разработало новый режим работы без гироскопа, который был успешно реализован 1 февраля 1999 года. [7]

Инструменты

Масштабная модель космического корабля Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) в Европейском космическом центре в Бельгии

Модуль полезной нагрузки SOHO (PLM) состоит из двенадцати инструментов, каждый из которых способен к независимому или скоординированному наблюдению за Солнцем или его частями, а также некоторых компонентов космического корабля. Инструменты: [9] [10]

Публичная доступность изображений

Наблюдения с некоторых инструментов можно форматировать как изображения, большинство из которых легко доступны в Интернете для публичного или исследовательского использования (см. официальный сайт). Другие, такие как спектры и измерения частиц в солнечном ветре , не так легко поддаются этому. Эти изображения варьируются по длине волны или частоте от оптического ( Hα ) до крайнего ультрафиолета (EUV). Изображения, сделанные частично или исключительно с невидимыми длинами волн, показаны на странице SOHO и в других местах в ложных цветах .

В отличие от многих космических и наземных телескопов, программа SOHO не выделяет формальное время для наблюдения предложений по отдельным инструментам; заинтересованные стороны могут связаться с командами по инструментам по электронной почте и на веб-сайте SOHO, чтобы запросить время через внутренние процессы этой команды по инструментам (некоторые из которых довольно неформальны, при условии, что текущие опорные наблюдения не будут нарушены). Формальный процесс (программа «JOP») существует для совместного использования нескольких инструментов SOHO для одного наблюдения. Предложения JOP рассматриваются на ежеквартальных заседаниях Научной рабочей группы (SWT), а время JOP выделяется на ежемесячных заседаниях Рабочей группы по планированию науки. Первые результаты были представлены в Solar Physics , тома 170 и 175 (1997), под редакцией Б. Флека и З. Швестки.

Открытие кометы

На этой визуализации представлена ​​небольшая выборка комет, наблюдаемых SOHO за 9 лет с точки зрения наблюдателя, находящегося в фиксированной точке над плоскостью эклиптики с Солнцем в центре.

В результате наблюдения за Солнцем, SOHO (в частности, инструмент LASCO ) непреднамеренно позволил открыть кометы, заблокировав солнечный свет. Примерно половина всех известных комет была обнаружена SOHO, обнаружена за последние 15 лет более чем 70 людьми из 18 разных стран, которые искали общедоступные изображения SOHO в Интернете. К апрелю 2014 года SOHO обнаружила более 2700 комет [14] [15] , при этом средняя скорость открытия составляла одну комету каждые 2,59 дня [16] . В сентябре 2015 года SOHO открыла свою 3000-ю комету [17 ] . В марте 2024 года SOHO открыла свою 5000-ю комету [2] .

Инструменты-участники

Институт Макса Планка по исследованию солнечной системы внес вклад в SUMER, Large Angle and Spectrometric Coronagraph (LASCO) и инструменты CELIAS. Смитсоновская астрофизическая обсерватория (SAO) построила инструмент UVCS. Солнечная и астрофизическая лаборатория Lockheed Martin (LMSAL) построила инструмент MDI в сотрудничестве с солнечной группой Стэнфордского университета . Институт пространственной астрофизики является главным исследователем GOLF и телескопа Extreme UV Imaging Telescope (EIT), внесшим значительный вклад в SUMER. Полный список всех инструментов со ссылками на их домашние учреждения доступен на веб-сайте SOHO.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "SOHO (Solar and Heliospheric Observatory)". ESA eoPortal . Получено 12 апреля 2016 г.
  2. ^ ab "SOHO достигает 5000 комет". www.esa.int . Получено 30 марта 2024 г. .
  3. ^ Коланджели, Луиджи (13 октября 2020 г.). «ESA Science & Technology — Extended operations confirmed for science missions». sci.esa.int . Европейское космическое агентство . Получено 15 декабря 2021 г. .
  4. ^ "Аномалия антенны может повлиять на передачу научных данных SOHO". ESA. 24 июня 2003 г. Получено 14 марта 2005 г.
  5. ^ "Аномалия антенны SOHO: дела обстоят гораздо лучше, чем ожидалось". ESA. 2 июля 2003 г. Получено 14 марта 2005 г.
  6. ^ "SOHO "Mission Interrupt Joint NASA/ESA Investigation Board Final Report"". NASA . Получено 12 марта 2018 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  7. ^ abc "Восстановление SOHO: беспрецедентная история успеха" (PDF) . Европейское космическое агентство . Получено 12 марта 2018 г. .
  8. ^ Дэвид, Леонард (май 1999). «Спасение SOHO» (PDF) . Aerospace America . стр. 60–67. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  9. ^ Доминго, В.; Флек, Б.; Поланд, А.И.; Solar Physics 162, 1--37 (1995)
  10. ^ Флек Б. (1997). «Первые результаты с SOHO». Rev Modern Astron . 10 : 273–296. Bibcode :1997RvMA...10..273F.
  11. ^ "MDI Web Page". soi.stanford.edu . Получено 16 января 2019 .
  12. ^ Карл Баттамс [@SungrazerComets] (16 апреля 2014 г.). «Это количество открытий SOHO за последние несколько лет: 2013: 213, 2012: 222, 2011: 216, 2010: 209... стабильно!» ( Твит ) – через Twitter .
  13. ^ Карл Баттамс [@SungrazerComets] (2 января 2013 г.). «Скорость открытия комет SOHO была на удивление стабильной в течение последних 3 лет: 2010 г.: 222 кометы, 2011 г.: 213, 2012 г.: 219» ( Твит ) – через Twitter .
  14. ^ "3000-я комета обнаружена Солнечной и гелиосферной обсерваторией (SOHO)". NASA. 15 сентября 2015 г. Получено 15 сентября 2015 г.(2703 открытия по состоянию на 21 апреля 2014 г.) Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  15. ^ Карл Баттамс [@SungrazerComets] (21 апреля 2014 г.). «По состоянию на 21 апреля 2014 г. количество открытий комет спутниками @ESA/@NASA SOHO достигло 2703! #Sungrazers» ( твит ) – через Twitter .
  16. ^ Карл Баттамс [@SungrazerComets] (19 октября 2012 г.). «С момента запуска миссии @ESA/@NASA SOHO в 1995 г. она открывала новую комету в среднем каждые 2,59 дня!» ( Твит ) – через Twitter .
  17. ↑ Майк Уолл (16 сентября 2015 г.). «Ух ты! Космический корабль, наблюдающий за Солнцем, обнаружил 3000-ю комету». Space.com . Получено 16 сентября 2015 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Солнечная и гелиосферная обсерватория» .