SOLÁRNÍ ORBITER

Solo je pozorování Slunce z excentrického dráze pohybuje tak blízko, jak ≈60 slunečních poloměrů (R) , nebo 0,284 AU (AU), jeho umístění uvnitř Mercury je perihéliu z 0.3075 AU. Během mise bude orbitální sklon zvýšen na přibližně 24 °. Celkové náklady na misi jsou 1,5 miliardy USD, přičemž se počítají příspěvky ESA i NASA.

SolO byl spuštěn 10. února 2020. Mise by měla trvat 7 let.

Kosmická loď

Kosmická loď Solar Orbiter je tříosá stabilizovaná platforma zaměřená na slunce se speciálním tepelným štítem, který poskytuje ochranu před vysokými úrovněmi slunečního toku v blízkosti perihélia. Kosmická loď poskytuje stabilní platformu, která pojme kombinaci dálkového průzkumu Země a instrumentace in situ v elektromagneticky čistém prostředí. Těchto 21 senzorů bylo na kosmické lodi nakonfigurováno tak, aby umožňovalo každému provádět experimenty in situ nebo dálkovým průzkumem s přístupem a ochranou před slunečním prostředím. Solar Orbiter zdědil technologii z předchozích misí, jako jsou solární pole z planetárního orbiteru BepiColombo Mercury (MPO). Tyto solární panelylze otáčet kolem jejich podélné osy, aby se zabránilo přehřátí v blízkosti Slunce. Akumulátor poskytuje doplňkovou energii v dalších bodech mise, jako jsou období zatmění, ke kterým dochází během průletů planetami.

Subsystém telemetrie, sledování a velení poskytuje schopnost komunikačního spojení se Zemí v pásmu X. Subsystém podporuje telemetrii, telecommand a range. Antény s nízkým ziskem se používají pro fázi startu a rané oběžné dráhy (LEOP) a nyní fungují jako záloha během fáze mise, kdy se používají řiditelné antény se středním a vysokým ziskem. Vysokoteplotní vysokorychlostní anténa musí směřovat na širokou škálu pozic, aby bylo dosaženo spojení s pozemní stanicí a aby bylo možné downlinkovat dostatečné objemy dat. Jeho design byl převzat z mise BepiColombo. Anténu lze v případě potřeby sklopit, aby získala ochranu před tepelným štítem Solar Orbiter. Většina dat bude proto zpočátku uložena do palubní paměti a odeslána při co nejbližší příležitosti zpět na Zemi.

Pozemní stanice v Malargüe (Argentina) s 35m anténou se používá po dobu 4 až 8 hodin / den (efektivní). Pozemní stanice ESA Malargüe bude během celé mise použita pro všechny operace, přičemž pozemní stanice v New Norcia v Austrálii a Cebreros ve Španělsku budou v případě potřeby sloužit jako záložní.

Operace mise

Animace trajektorie sluneční orbityPolární pohled. Podrobnější animace najdete v tomto videuRovníkové zobrazení Solární Orbiter

Merkur Venuše Země slunce

Během nominálních vědeckých operací jsou vědecká data downlinkována po dobu osmi hodin během každého komunikačního období s pozemní stanicí. Podle potřeby jsou naplánovány další osmihodinové průchody směrem dolů, aby se dosáhlo požadovaného celkového návratnosti vědeckých dat mise. Pozemní segment Solar Orbiter umožňuje maximální využití infrastruktury ESA pro mise Deep Space:

Pozemní stanice, které patří do sítě stanic ESA pro sledování vesmíru ( ESTRACK )
Mission Operations Center (MOC) se sídlem v ESOC , Darmstadt , Německo
Science Operations Center (SOC), umístěné v ESAC , Villanueva de la Cañada , Španělsko
Komunikační síť spojující různá vzdáleně umístěná centra a stanice pro podporu provozu provozních dat

Vědecké operační středisko bylo odpovědné za plánování misí a generování požadavků na operace s užitečným zatížením pro MOC, jakož i za archivaci vědeckých dat. SOC funguje pro aktivní vědeckou fázi mise, tj. Od začátku fáze plavby. Předání operací s užitečným zatížením z MOC do SOC se provádí na konci fáze uvádění do provozu Země (NECP). Stanice ESA Malargüe v Argentině bude využívána pro všechny operace po celou dobu mise, pozemní stanice stanice New Norcia v Austrálii a stanice Cebreros ve Španělsku budou v případě potřeby sloužit jako záložní.

Během počáteční fáze plavby, která trvá do listopadu 2021, provede Solar Orbiter dva manévry s pomocí gravitace kolem Venuše a jeden kolem Země, aby změnil trajektorii kosmické lodi a naváděl ji k nejvnitřnějším oblastem sluneční soustavy. Solar Orbiter zároveň získá data in situ a charakterizuje a kalibruje své přístroje pro dálkový průzkum Země. První blízký sluneční průchod se uskuteční v roce 2022 přibližně ve třetině vzdálenosti Země od Slunce.

Dráha kosmické lodi byla zvolena tak, aby byla "v rezonanci" s Venuší, což znamená, že se každých pár oběžných drah bude vracet do okolí planety a může znovu použít gravitační sílu planety ke změně nebo naklonění své dráhy. Solar Orbiter bude zpočátku omezen na stejnou rovinu jako planety, ale každé setkání s Venuší zvýší jeho orbitální sklon. Například po setkání s Venuší v roce 2025 provede první sluneční průchod se sklonem 17 °, který se během navrhované fáze rozšíření mise zvýší na 33 ° a přinese ještě více polárních oblastí do přímého pohledu.

Vědecké cíle

Kosmická loď se každých šest měsíců blíží ke Slunci .Nejbližší přístup bude umístěn tak, aby umožňoval opakované studium stejné oblasti sluneční atmosféry. Solar Orbiter bude schopen sledovat magnetickou aktivitu vytvářející se v atmosféře, která může vést k silným slunečním erupcím nebo erupcím.

Vědci budou mít také příležitost koordinovat pozorování s misí NASA Parker Solar Probe (2018-2025), která provádí měření rozšířené korony Slunce .

Cílem mise je provádět detailní studie Slunce a jeho vnitřní heliosféry ve vysokém rozlišení . Nové porozumění pomůže odpovědět na tyto otázky:

Jak a kde proveďte sluneční vítr plazma a magnetickým polem původ v koróně ?
Jak sluneční přechody ovlivňují heliosférickou variabilitu?
Jak sluneční erupce produkují energetické záření částic, které vyplňuje heliosféru?
Jak funguje solární dynamo a řídí spojení mezi Sluncem a heliosférou?

Nástroje

Vědecké užitečné zatížení se skládá z 10 nástrojů:

Heliosférické nástroje na místě (4)

SWA - Solar Wind Plasma Analyzer (United Kingdom): Skládá se ze sady senzorů, které měří iontové a elektronové objemové vlastnosti (včetně hustoty, rychlosti a teploty) slunečního větru, čímž charakterizují sluneční vítr mezi 0,28 a 1,4 au od slunce. Kromě stanovení objemových vlastností větru poskytuje SWA měření iontového složení slunečního větru pro klíčové prvky (např. Skupinu C, N, O a Fe, Si nebo Mg)
EPD - Energetic Particle Detector (Španělsko): Měří složení, načasování a distribuční funkce suprathermálních a energetických částic. Vědecká témata, jimž je třeba se věnovat, zahrnují zdroje, mechanismy zrychlení a transportní procesy těchto částic
MAG - magnetometr (Velká Británie): Poskytuje in situ měření heliosférického magnetického pole (až 64 Hz) s vysokou přesností. To usnadní podrobné studie způsobu, jakým se magnetické pole Slunce spojuje s prostorem a vyvíjí se během slunečního cyklu; jak se částice zrychlují a šíří kolem sluneční soustavy, včetně na Zemi; jak se korona a sluneční vítr zahřívají a zrychlují
RPW - Radio and Plasma Waves (France): RPW provádí mezi přístroji Solar Orbiter jedinečné měření na místě i na dálku. RPW měří magnetická a elektrická pole ve vysokém časovém rozlišení pomocí řady senzorů / antén, aby určila vlastnosti elektromagnetických a elektrostatických vln ve slunečním větru

Přístroje pro dálkový průzkum sluneční (6)

PHI - Polarimetric and Helioseismic Imager (Germany): Poskytuje měření fotosférického vektorového magnetického pole a rychlosti zorného pole (LOS) a intenzity kontinua v rozsahu viditelných vlnových délek a na celém disku. Mapy rychlosti LOS mají přesnost a stabilitu, aby umožňovaly podrobné helioseismické zkoumání solárního interiéru, zejména měření solárního konvekčního pásma s vysokým rozlišením a měření celého fotosférického magnetického pole na celém disku
EUI - Extreme Ultraviolet Imager (Belgium): Zobrazuje sluneční atmosférické vrstvy nad fotosférou, čímž poskytuje nepostradatelné spojení mezi slunečním povrchem a vnější koronou, které nakonec formuje vlastnosti meziplanetárního média. EUI také poskytuje vůbec první UV snímky Slunce z pohledu mimo ekliptiku (až 33 ° sluneční šířky během fáze rozšířené mise)
SPICE - Spectral Imaging of the Coronal Environment (France): Provádí extrémní ultrafialovou zobrazovací spektroskopii pro vzdálenou charakterizaci plazmatických vlastností sluneční korony na disku. To umožní porovnání podpisů složení slunečních větrů in situ s jejich zdrojovými oblastmi na povrchu Slunce
STIX - Spectrometer Telescope for Imaging X-paprsků (Švýcarsko): Poskytuje zobrazovací spektroskopii sluneční termální a netermální rentgenové emise od 4 do 150 keV. STIX poskytuje kvantitativní informace o načasování, umístění, intenzitě a spektru zrychlených elektronů a také o vysokoteplotních termálních plazmech, většinou spojených s erupcemi a / nebo mikroprocesy
Metis - Coronagraph (Itálie): Současně snímá viditelné a vzdálené ultrafialové emise sluneční koróny a diagnostikuje s bezprecedentním časovým pokrytím a prostorovým rozlišením strukturu a dynamiku plné koróny v rozmezí od 1,4 do 3,0 (od 1,7 až 4,1) sluneční poloměry od středu Slunce, minimálně (maximálně) perihelion během nominální mise. Jedná se o region, který má zásadní význam pro propojení slunečních atmosférických jevů s jejich vývojem ve vnitřní heliosféře
SoloHI - Solar Orbiter Heliospheric Imager (USA): Zobrazuje kvazi-ustálený tok a přechodné poruchy slunečního větru v širokém zorném poli pozorováním viditelného slunečního světla rozptýleného elektrony slunečního větru. SoloHI poskytuje jedinečná měření k určení výronů koronální hmoty (CME). (NRL poskytnuto)

Zúčastněné instituce

Každý nástroj provozují tyto instituce:

Plazmový analyzátor slunečního větru (SWA): Mullard Space Science Laboratory
Detektor energetických částic (EPD): University of Alcala , University of Kiel (CAU)
Magnetometr (MAG): Imperial College London
Rozhlasové a plazmové vlny (RPW): Observatoire de Paris
Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI): Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA)
Extreme Ultraviolet Imager (EUI): Center Spatial de Liège , Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)
Spektrální zobrazování koronálního prostředí (SPICE): Rutherford Appleton Laboratory , Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)
Spektrometr / dalekohled pro zobrazování rentgenových paprsků (STIX): FHNW , Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
Coronagraph (Metis): University of Florence , INAF , Max Planck Institute for Solar System Research (MPS)
Heliospheric Imager (SoloHI): United States Naval Research Laboratory

Časová osa a stav

Duben 2012: Smlouva o výstavbě orbiteru ve výši 300 milionů EUR byla udělena společnosti Astrium UK
Červen 2014: Solární štít dokončil dvoutýdenní test pečení
Září 2018: Kosmická loď je dodávána do IABG v Německu, aby zahájila ekologickou testovací kampaň
Únor 2020: Úspěšné spuštění
Květen-červen 2020: Setkání s iontovými a prachovými zbytky C / 2019 Y4 (ATLAS)
Červenec 2020: První snímky Slunce zveřejněny

Zpoždění při spuštění

V dubnu 2015 byl start spuštěn zpět od července 2017 do října 2018.. V srpnu 2017 byl Solar Orbiter považován za "na cestě" ke spuštění v únoru 2019. Ke spuštění došlo 10. února 2020 na Atlasu V 411.

Spuštění Solar Orbiter z mysu Canaveral v 23.03 EST dne 9. února 2020 (datum USA).

Spustit

Atlas V 411 (AV-087) odstartoval ze SLC-41 na mysu Canaveral na Floridě v 04:03 UTC. Solar Orbiter sonda oddělen od horního stupně Centaur téměř 53 minut později, a Evropská kosmická agentura získala první signály ze sondy o několik minut později.

Trajektorie

Po startu bude Solar Orbiter trvat přibližně 3,5 roku, a to pomocí opakovaných gravitačních asistencí ze Země a Venuše, než dosáhne své provozní oběžné dráhy, eliptické oběžné dráhy s perihelionem 0,28 AU a aphelion 0,91 AU. Prvním průletem bude Venuše v prosinci 2020. Během očekávané doby mise 7 let využije další gravitační asistence z Venuše ke zvýšení sklonu z 0 ° na 24 °, což jí umožní lepší výhled na póly Slunce. Pokud je schválena prodloužená mise, sklon by mohl stoupnout dále na 33 °.

Během fáze plavby k Venuši prošel Solar Orbiter iontovým ocasem komety C / 2019 Y4 (ATLAS) od 31. května do 1. června 2020. Prostřednictvím prachového ocasu komety projde 6. června 2020.

V červnu 2020 se Solar Orbiter dostal do vzdálenosti 77 000 000 km (48 000 000 mi) od Slunce a zachytil nejbližší snímky Slunce, jaké kdy byly pořízeny.

Solární Orbiter
Solar Orbiter ( sólo ) je dané společnosti Sun -observing satelit , vyvinutý Evropskou vesmírnou agenturou (ESA). SolO je určen k provádění podrobných měření vnitřní heliosféry a rodícího se slunečního větru a k podrobnému pozorování polárních oblastí Slunce, které je obtížné provést ze Země , přičemž obě slouží k zodpovězení otázky "Jak Slunce vytváří a řídí heliosféra? "