SolO проводит наблюдения за Солнцем с эксцентричной орбиты, приближающейся к ≈60 солнечных радиусов (RS ) , или 0,284 астрономических единиц (а.е.), помещая его внутри перигелия Меркурия на расстоянии 0,3075 а.е. [8] В ходе миссии наклонение орбиты будет повышено примерно до 24°. Общая стоимость миссии составляет 1,5 миллиарда долларов США, включая вклады ЕКА и НАСА. [9]
SolO был запущен 10 февраля 2020 года с мыса Канаверал, штат Флорида (США). Номинальная миссия запланирована до конца 2026 года с возможным продлением до 2030 года.
Сравнение размера Солнца , видимого с Земли (слева, 1 а.е.) и с космического корабля Solar Orbiter (0,284 а.е., справа)Структурная тепловая модель Solar Orbiter незадолго до выхода из оборонно-космического комплекса Airbus в Стивенидже, Великобритания.
Космический корабль
Космический корабль Solar Orbiter представляет собой трехосную стабилизированную платформу, направленную на Солнце, со специальным тепловым экраном, обеспечивающим защиту от высоких уровней солнечного потока вблизи перигелия. Космический корабль представляет собой стабильную платформу для размещения комбинации дистанционного зондирования и приборов на месте в электромагнитно чистой среде. На космическом корабле был настроен 21 датчик, позволяющий каждому проводить эксперименты на месте или дистанционного зондирования с доступом к солнечной среде и защитой от нее. Solar Orbiter унаследовал технологии от предыдущих миссий, такие как солнечные батареи от BepiColombo Mercury Planetary Orbiter (MPO). Солнечные батареи можно вращать вокруг своей продольной оси, чтобы избежать перегрева при приближении к Солнцу. Аккумуляторный блок обеспечивает дополнительную мощность в других точках миссии, например, в периоды затмений, возникающие во время облетов планет.
Подсистема телеметрии, слежения и управления обеспечивает возможность связи с Землей в X-диапазоне. Подсистема поддерживает телеметрию, телеуправление и определение дальности. Антенны с низким коэффициентом усиления используются для запуска и раннего этапа орбиты (LEOP) и теперь функционируют в качестве резерва на этапе миссии, когда используются управляемые антенны со средним и высоким коэффициентом усиления. Высокотемпературная антенна с высоким коэффициентом усиления должна указывать на широкий диапазон положений, чтобы обеспечить связь с наземной станцией и иметь возможность передавать достаточные объемы данных по нисходящей линии связи. Его дизайн был адаптирован из миссии BepiColombo. При необходимости антенну можно сложить, чтобы защититься от теплового экрана Solar Orbiter. Поэтому большая часть данных первоначально будет храниться во встроенной памяти и отправляться обратно на Землю при первой же возможности.
Наземная станция в Маларгуэ (Аргентина) с антенной длиной 35 метров (115 футов) используется от 4 до 8 часов в день (эффективно). Наземная станция ЕКА в Маларгуэ будет использоваться для всех операций на протяжении всей миссии, а наземные станции в Нью-Норсии (Австралия) и Себреросе (Испания) будут выступать в качестве резервных при необходимости. [1]
Операции миссии
Анимация траектории Solar Orbiter
Солнечный орбитальный аппарат · Меркурий · Венера · Земля · Солнце
Во время номинальных научных операций научные данные передаются по нисходящей линии связи в течение восьми часов в течение каждого периода связи с наземной станцией. Дополнительные восьмичасовые проходы по нисходящей линии связи планируются по мере необходимости для достижения необходимого общего объема научных данных миссии. Наземный сегмент Solar Orbiter максимально повторно использует инфраструктуру ЕКА для миссий в дальний космос:
Наземные станции, входящие в сеть станций космического слежения ЕКА ( ESTRACK ).
Центр управления миссией (MOC), расположенный в ESOC , Дармштадт , Германия.
Сеть связи, связывающая различные удаленно расположенные центры и станции для обеспечения оперативного трафика данных.
Центр научных операций отвечал за планирование миссий и подготовку запросов на операции с полезной нагрузкой в MOC, а также за архивирование научных данных. SOC работал на активной научной фазе миссии, то есть с начала фазы круиза и далее. Передача операций с полезной нагрузкой от MOC к SOC выполняется в конце этапа ввода в эксплуатацию околоземного пространства (NECP). Станция ЕКА Маларгуэ в Аргентине будет использоваться для всех операций на протяжении всей миссии, а наземные станции станции Нью-Норсия в Австралии и станции Себрерос в Испании будут выступать в качестве резервных при необходимости. [10]
Во время начальной фазы круиза, которая длилась до ноября 2021 года, Solar Orbiter выполнил два гравитационных маневра вокруг Венеры и один вокруг Земли, чтобы изменить траекторию космического корабля, направив его к самым внутренним областям Солнечной системы. В то же время Solar Orbiter получила данные на месте для характеристики и калибровки своих инструментов дистанционного зондирования. Первое близкое прохождение Солнца произошло 26 марта 2022 года на расстоянии примерно трети расстояния Земли от Солнца. [11] [12]
Орбита космического корабля была выбрана так, чтобы она находилась «в резонансе» с Венерой, а это означает, что он будет возвращаться в окрестности планеты каждые несколько витков и снова сможет использовать гравитацию планеты для изменения или наклона своей орбиты. Первоначально Solar Orbiter будет находиться в той же плоскости, что и планеты, но каждое столкновение с Венерой будет увеличивать наклонение его орбиты. Например, после встречи с Венерой в 2025 году он совершит свой первый солнечный проход под наклоном 17°, который увеличится до 33° во время предлагаемого этапа расширения миссии, что сделает еще больше полярных регионов видимыми. [11]
Научные цели
Космический корабль приближается к Солнцу каждые шесть месяцев. [3] Самый близкий подход будет позволять повторное исследование одной и той же области солнечной атмосферы. Solar Orbiter сможет наблюдать нарастающую магнитную активность в атмосфере, которая может привести к мощным солнечным вспышкам или извержениям.
Цель миссии — провести исследование Солнца и его внутренней гелиосферы крупным планом с высоким разрешением . Новое понимание поможет ответить на следующие вопросы:
С момента запуска миссии в трех специальных выпусках журнала Astronomy and Astrophysical Journal был опубликован ряд статей:
Миссия Солнечного орбитального корабля
Первые результаты солнечного орбитального аппарата (фаза круиза)
Первые результаты Solar Orbiter (штатный этап миссии)
Тем временем на сайте научного сообщества Solar Orbiter регулярно публикуются «научные самородки».
Инструменты
Научная полезная нагрузка состоит из 10 инструментов: [13]
Гелиосферные натурные приборы (4)
SWA – Анализатор плазмы солнечного ветра (Великобритания): Состоит из набора датчиков, которые измеряют объемные свойства ионов и электронов (включая плотность, скорость и температуру) солнечного ветра, тем самым характеризуя солнечный ветер на расстоянии от 0,28 до 1,4 а.е. от солнце. Помимо определения объемных свойств ветра, SWA обеспечивает измерения ионного состава солнечного ветра для ключевых элементов (например, группы C, N, O и Fe, Si или Mg) [4] [14]
EPD – Детектор энергетических частиц (Испания): Измеряет состав, время и функции распределения надтепловых и энергетических частиц. Научные темы, которые будут рассмотрены, включают источники, механизмы ускорения и процессы транспортировки этих частиц [4].
MAG – Магнитометр (Великобритания): Обеспечивает измерения магнитного поля гелиосферы (до 64 Гц) на месте с высокой точностью. Это облегчит детальное изучение того, как магнитное поле Солнца связано с космосом и развивается в течение солнечного цикла; как частицы ускоряются и распространяются по Солнечной системе, в том числе к Земле; как корона и солнечный ветер нагреваются и ускоряются [4]
RPW – Радио и плазменные волны (Франция). Уникальный среди инструментов Solar Orbiter, RPW выполняет измерения как на месте, так и с помощью дистанционного зондирования. RPW измеряет магнитные и электрические поля с высоким временным разрешением, используя ряд датчиков/антенн, для определения характеристик электромагнитных и электростатических волн солнечного ветра [4].
Солнечные приборы дистанционного зондирования (6)
PHI – поляриметрический и гелиосейсмический сканер (Германия): обеспечивает полнодисковые измерения фотосферного векторного магнитного поля и лучевой скорости (LOS), а также интенсивности континуума в видимом диапазоне длин волн. Карты скоростей LOS обладают точностью и стабильностью, позволяющими проводить подробные гелиосейсмические исследования недр Солнца, в частности зоны солнечной конвекции, с высоким разрешением и полнодисковые измерения фотосферного магнитного поля [4].
EUI – Extreme Ultraviolet Imager (Бельгия): отображает слои солнечной атмосферы над фотосферой, тем самым обеспечивая незаменимую связь между солнечной поверхностью и внешней короной, которая в конечном итоге формирует характеристики межпланетной среды. Кроме того, EUI предоставляет первые в истории УФ-изображения Солнца с точки зрения вне эклиптики (до 33 ° солнечной широты во время расширенной фазы миссии) [4]
SPICE – Спектральная визуализация корональной среды (Франция): выполняет спектроскопию изображений в крайнем ультрафиолете для удаленной характеристики свойств плазмы короны на диске Солнца. Это позволит сопоставить на месте характеристики состава потоков солнечного ветра с областями их источников на поверхности Солнца [4] [15] [16]
STIX – Спектрометрический телескоп для визуализации рентгеновских лучей (Швейцария): Обеспечивает визуализационную спектроскопию солнечного теплового и нетеплового рентгеновского излучения от 4 до 150 кэВ. STIX предоставляет количественную информацию о времени, местоположении, интенсивности и спектрах ускоренных электронов, а также высокотемпературной тепловой плазмы, в основном связанной со вспышками и/или микровспышками [4].
Metis [17] – Коронограф (Италия): одновременно отображает видимые и дальние ультрафиолетовые излучения солнечной короны и диагностирует с беспрецедентным временным охватом и пространственным разрешением структуру и динамику полной короны в диапазоне от 1,4 до 3,0 (от от 1,7 до 4,1) радиусы Солнца от центра Солнца, в минимальном (максимальном) перигелии во время номинальной миссии. Это регион, который имеет решающее значение для связи солнечных атмосферных явлений с их эволюцией во внутренней гелиосфере [4].
SoloHI – Гелиосферный формирователь изображений солнечного орбитального аппарата (США): отображает как квазистационарный поток, так и переходные возмущения солнечного ветра в широком поле зрения, наблюдая видимый солнечный свет, рассеянный электронами солнечного ветра. SoloHI обеспечивает уникальные измерения для точного определения корональных выбросов массы (CME). (предоставлено НРЛ) [4] [18]
Участвующие учреждения
Космический корабль Solar Orbiter подготовлен к помещению в обтекатель полезной нагрузки Atlas V United Launch Alliance.
Следующие учреждения управляют каждым инструментом: [19]
В апреле 2015 года запуск был перенесен с июля 2017 года на октябрь 2018 года. [21] В августе 2017 года считалось, что Solar Orbiter «на правильном пути» к запуску в феврале 2019 года. [22] Запуск произошел 10 февраля 2020 года [5] . ] на Atlas V 411. [23]
Запуск
Atlas V 411 (AV-087) стартовал с SLC-41 на мысе Канаверал, Флорида, в 04:03 UTC. Космический корабль Solar Orbiter отделился от верхней ступени «Кентавра» почти 53 минуты спустя, а несколько минут спустя Европейское космическое агентство получило первые сигналы от космического корабля. [9]
Траектория
После запуска Solar Orbiter потребуется примерно 3,5 года, используя повторяющуюся гравитационную помощь с Земли и Венеры, чтобы достичь своей рабочей орбиты - эллиптической орбиты с перигелием 0,28 а.е. и афелием 0,91 а.е. Первый пролет над Венерой состоялся в декабре 2020 года. В течение ожидаемой продолжительности миссии в 7 лет он будет использовать дополнительную гравитацию Венеры, чтобы увеличить свой наклон с 0 ° до 24 °, что позволит ему лучше видеть полюса Солнца. Если будет одобрена расширенная миссия, наклон может увеличиться еще до 33°. [1] [24]
Во время своего полета к Венере Solar Orbiter прошел через ионный хвост кометы C/2019 Y4 (ATLAS) с 31 мая по 1 июня 2020 года. Он прошел через пылевой хвост кометы 6 июня 2020 года. [25] [26]
В июне 2020 года Solar Orbiter подошел к Солнцу на расстояние 77 000 000 км (48 000 000 миль) и сделал самые близкие из когда-либо сделанных снимков Солнца. [27]
График миссии
Скорость зонда и расстояние от Солнца
Апрель 2012 г.: контракт на строительство орбитального аппарата стоимостью 319 миллионов евро заключен с Astrium UK [28].
Июнь 2014 г.: Solar Shield завершил двухнедельное испытание на выдержку [29].
Сентябрь 2018 г.: космический корабль отправлен в IABG в Германии для начала кампании экологических испытаний [30].
Февраль 2020 г.: Успешный запуск [31]
Май-июнь 2020 г.: Встреча с ионными и пылевыми хвостами C/2019 Y4 (ATLAS) [25] [26]
Июль 2020 г.: опубликованы первые изображения Солнца [32]
Декабрь 2021 г.: Пролет через хвост кометы C/2021 A1 Leonard [33]
Март 2022 г.: изображение всего диска Солнца и внешней атмосферы (короны) с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных [34]
^ abc «Наука и технологии ЕКА - Космический корабль». sci.esa.int . Проверено 30 марта 2022 г.
^ "Миссия солнечного орбитального корабля" . ЭКА эоПортал . Проверено 17 марта 2015 г.
^ abcd «Информационный бюллетень по солнечному орбитальному аппарату». esa.int . Проверено 30 марта 2022 г.
^ abcdefghijk «Наука и технологии ЕКА - Инструменты». sci.esa.int . Проверено 30 марта 2022 г.
^ ab «Расписание запусков – космический полет сейчас». spaceflightnow.com . Проверено 30 марта 2022 г.
^ ab «NASA – NSSDCA – Космический корабль – Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov .
^ Солнечный орбитальный аппарат (SolO). Потсдамский институт астрофизики Лейбница (AIP). Доступ: 18 декабря 2019 г.
^ "Институт Кипенхойера фуэр Зонненфизик: SolarOrbiter PHI-ISS" . Kis.uni-freiburg.de . Проверено 9 августа 2018 г.
^ ab «Атлас запускает миссию Solar Orbiter» . Космические новости . 10 февраля 2020 г. Проверено 30 марта 2022 г.
^ «Наука и технологии ЕКА - Операции миссии» . sci.esa.int .
^ ab "GMS: Орбита солнечного орбитального аппарата" . svs.gsfc.nasa.gov . 27 января 2020 г. Проверено 14 февраля 2020 г.В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ «Солнечный орбитальный аппарат пересекает линию Земля-Солнце, направляясь к Солнцу» . esa.int . Проверено 30 марта 2022 г.
^ Оуэн, CJ; и другие. (октябрь 2020 г.). «Комплекс анализатора солнечного ветра (SWA) Solar Orbiter». Астрономия и астрофизика . 642 : А16. Бибкод : 2020A&A...642A..16O. дои : 10.1051/0004-6361/201937259 . S2CID 224966409.
^ "SPICE на официальном сайте Solar Orbiter" . spice.ias.u-psud.fr . 12 ноября 2019 года . Проверено 12 ноября 2019 г. .
^ «SPICE - Спектральное изображение корональной среды». Архивировано из оригинала 11 мая 2011 года . Проверено 11 мая 2011 г.
^ «Метис: многоволновой коронограф для миссии Solar Orbiter» . Проверено 29 января 2021 г.
^ "Солнечный орбитальный гелиосферный формирователь изображений (SoloHI) - Отдел космических наук" . Nrl.navy.mil . Архивировано из оригинала 9 августа 2018 года . Проверено 9 августа 2018 г.
^ "Солнечный орбитальный аппарат: Миссия по зондированию и внутренней гелиосфере" . www.mps.mpg.de. _
^ Лейбниц-Институт астрофизики Потсдама. «Солнечный орбитальный аппарат (СолО)». Веб-сайт .
^ «Наука и технологии ЕКА - запуск солнечного орбитального корабля перенесен на 2018 год» . sci.esa.int .
^ «Европейский солнечный орбитальный аппарат готовится к запуску в 2019 году» . Воздух и Космос . 28 августа 2017 г. Проверено 19 сентября 2017 г.
^ «Солнечный орбитальный аппарат: Резюме». ЕКА . 20 сентября 2018 года . Проверено 19 декабря 2018 г.
^ "Наука и технологии ЕКА: Резюме" . Sci.esa.inty . 28 февраля 2018 года . Проверено 20 марта 2018 г.
^ ab «Солнечный орбитальный аппарат пройдет через хвост кометы ATLAS». 29 мая 2020 г. Проверено 1 июня 2020 г.
↑ Аб Вуд, Энтони (29 мая 2020 г.). «Солнечный орбитальный аппарат ЕКА готовится к неожиданной встрече с кометой ATLAS». Новый Атлас . Проверено 1 июня 2020 г.
^ «Первые изображения Solar Orbiter показывают« костры »на Солнце» . ЕКА. 16 июля 2020 г. Проверено 23 января 2021 г.
^ «ЕКА заключает контракт с Astrium UK на строительство Solar Orbiter» . Sci.esa.int . Апрель 2012.
^ «Щит Solar Orbiter принимает тепло Солнца» . Esa.int . Июнь 2014.
↑ Амос, Джонатан (18 сентября 2018 г.). «Солнечный орбитальный аппарат: космический корабль покинет Великобританию и направляется к Солнцу». Новости BBC .
↑ Томпсон, Эми (10 февраля 2020 г.). «Solar Orbiter отправляется с исторической миссией по изучению полюсов Солнца». space.com . Проверено 10 февраля 2020 г.
↑ Хэтфилд, Майлз (15 июля 2020 г.). «Солнечный орбитальный аппарат возвращает первые данные и делает ближайшие снимки Солнца». НАСА . Проверено 15 января 2021 г.
^ «Космический корабль Solar Orbiter ловит вторую комету за хвост» . 27 января 2022 г. Проверено 1 августа 2023 г.
^ «Увеличение Солнца с помощью Solar Orbiter» . www.esa.int . Проверено 29 марта 2022 г.
^ «Solar Orbiter раскрывает тайну магнитного переключения» . www.esa.int . Проверено 24 декабря 2022 г.
Внешние ссылки
Викискладе есть медиафайлы по теме Solar Orbiter .
Новая домашняя страница ESA Solar Orbiter (с декабря 2020 г.)
Старая домашняя страница ESA Solar Orbiter (до декабря 2020 г.)
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
