Manyetosferik Çok Ölçekli Misyon

Manyetosferik Çok Ölçekli Görev
Bilimsel Uyduları Genel veri

Organizasyon	NASA
Oluşturucu	Goddard
Program	Güneş Karasal Probları
Alan	Yerçekimi
Kopya sayısı	4
takımyıldız	Evet
Durum	Operasyonel
Başlatmak	13 Mart 2015, 02:44 UT
Başlatıcı	Atlas V -421
Süresi	2 yıl (birincil görev)
COSPAR tanımlayıcı	2015-011
Site	mms.gsfc.nasa.gov

Teknik özellikler

Başlangıçta kütle	1250 kilo
İtici kütle	360 kg
Tutum kontrolü	Rotasyonla stabilize edildi
Enerji kaynağı	Solar paneller
Elektrik gücü	318 watt (görevin sonu)

Yörünge

Yörünge	Yüksek
Yerberi	7.500 km
Apogee	160.000 km
Eğim	28.0 °

Ana enstrümanlar

GYO	Plazma ölçüm cihazı
HPCA	Plazma analizörü
ÜCRETLER	Enerji parçacık sensörü
EIS	İyon spektrometresi
AFG ve DFG	Manyetometreler
EDI	Elektron ölçüm cihazı
SCM	Manyetometre
SDP ve ADP	Antenler

Manyetosferik Ölçek Misyon veya MMS gelen bir uzay misyonu NASA çalışma manyetosfere arasında Dünya'ya başlattı13 Mart 2015ve bir dördüncü misyon ait NASA ilişkileri programının kendi çalışmanın bir parçası olarak Güneş - Toprak ( Güneş Karasal Problar ). MMS, yüksek Dünya yörüngelerine yerleştirilmiş formasyonda uçan dört özdeş uydu kullanır . Yerleşik bilimsel araçlar, manyetik yeniden bağlantıların meydana geldiği bölgelerin yapısını ve dinamiklerini yeniden yapılandırmak için veri toplamalıdır . Özellikle, enerjik parçacıkların ivmesini ve türbülansı ölçmeleri gerekir. Misyon, bu olguyu yerinde incelemek için toplam iki yıllık iki aşamayı içerir ; ilk olarak güneş rüzgârının karasal manyetik alanla çarpıştığı bölgede ve daha sonra Dünya'nın karşısında bulunan bölgede, manyetosfer .

Bağlam

MMS tarafından 2002 yılında teşhis edildi Birleşik Devletleri Ulusal Araştırma Konseyi kendi Onuncu Yıl Fizik Güneş ve Uzay Raporu orta maliyeti misyon en yüksek öncelik verilecek şekilde. Misyonun gelişimi, NASA tarafından Goddard uzay uçuş merkezine emanet edildi . Yükün tasarımı , görev için bilimsel liderlik sağlayan Southwest Araştırma Enstitüsü'nün gözetiminde yerleştirildi . MMS da takip itibaren Avrupa Uzay Ajansı'nın Küme misyon incelemek için 2000 yılında başlatılan Dünya'nın manyetosfere . Bu çok başarılı görevle bağlantılı olarak, MMS, manyetik ve elektrik alanlarının ve plazmanın özelliklerinin ölçüldüğü uzaysal ve zamansal çözünürlüğü önemli ölçüde artırmalıdır . Uydular, manyetik yeniden bağlantıların meydana geldiği uzay bölgelerinde uzun süre kalmaya izin vermek için optimize edilmiş bir yörüngeyi takip eder  :

• In Magnetopause olduğunu, Dünya'nın yan Sun, bakan güneş rüzgar ve dünyanın manyetik alanı buluşuyor.
• Güneş rüzgarının gezegenin manyetosferindeki baskısıyla oluşan ve gezegenden çok uzaklara uzanabilen manyetosferin kuyruğunda.

MYB enerji, güneş, rüzgar ve Dünya manyetosferlerindeki arasında patlayarak transferi olan bir olaydır. Kutup aurorasının kökenindeki mekanizmalardan biridir . Bu, Güneş seviyesinde, diğer gezegenlerin çevresinde ve Evrenin her yerinde işleyen bir süreçtir . Prototip reaktörlerde kullanılan yakıtın manyetik hapsedilmesiyle füzyonu engelleyen bir fenomen olduğu için nükleer füzyon ile ilgili bilimsel çalışmalarda da önemli bir rol oynamaktadır . Son olarak, yeniden bağlanma fenomeni, güneş patlamaları sırasında telekomünikasyon ve navigasyon uydularının korunmasını mümkün kılan uzay hava tahminleri için önemlidir .

Hedefler

MMS misyonu, bu fenomeni üç boyutlu ve küçük ölçekte vurgulayarak elektronların yayıldığı bölgelerin yapısını ve dinamiklerini belirlemeyi amaçlamaktadır . MMS uydu cihazları , aşağıdaki soruları yanıtlamak için, manyetik yeniden bağlantıların meydana geldiği Dünya'nın manyetosferinin saçılma bölgelerindeki plazmanın yanı sıra elektrik ve manyetik alanları da ölçmelidir :

• Manyetik yeniden bağlanma sürecini ne tetikler ve bu süreç ne kadar hızlı gerçekleşir?
• Difüzyon bölgesinin yapısı nedir?
• Saçılma bölgelerinde plazma alanları ve manyetik alanlar nasıl bağlanır ve ayrılır?
• Elektronlar yeniden bağlanma sürecini nasıl etkiler?
• Yeniden bağlanma sürecinde türbülansın rolü nedir?
• Yeniden bağlanmalar, yüksek enerjilere ulaşan parçacıkları nasıl hızlandırır?

Görev senaryosu

Manyetik reconnections : Dünya'nın manyetosferinin iki bölgeden meydana manyetopoz gündüz tarafı ve gece yan manyetik kuyruk. Bu iki bölgeyi incelemek için görev iki aşamaya ayrılmıştır:

• İlk aşamada uydular, gezegenler arası manyetik alanın jeomanyetik alanla birleşerek kütle, moment ve enerjiyi manyetosfere aktardığı gündüz tarafındaki yeniden bağlantıları inceler. Güneş rüzgarı gezegenler arası / jeomanyetik manyetik alanların çizgilerini gece tarafına taşır ve bir manyetik akı birikimi oluşturur. Bu aşamada, dört MMS uydular düşük dolaşımda eğim yörünge bir ile (28 °) periapsis 1.2 karasal yarıçapı (yaklaşık 7.500 bulunan  km ) ve apoapsis 12 karasal ışınları (yaklaşık 75.000 km) arasında.
• Misyonun ikinci aşamasında, MMS uzay sondaları , manyetik akının yana dönmesine izin veren manyetosferik fırtınalar adı verilen patlayıcı olaylar sırasında manyetik kuyrukta biriken enerjinin salınmasını tetikleyen gece tarafındaki manyetik yeniden bağlantıları inceleyecek . gün.

Birincil görevin süresi yörünge içi kontrollerin bitiminden itibaren iki yıldır. Toplanan verileri analiz etmek için Dünya'da ek bir yıl harcanır.

Uyduların teknik özellikleri

Görev, formasyonda uçan dört özdeş uydu kullanıyor. Her bir uydu 1.2 metre yüksekliğinde ve 3.5 metre çapında sekizgen yassı bir silindir şeklindedir ve birim kütlesi 1.250 kg'dır. Alüminyum yapı , itici yakıt rezervuarlarını içeren merkezi bir tüp ile ayrılan iki köprüden (plakalardan) oluşur . Bilimsel cihazlar üst güverteye kurulurken, platformun çeşitli alt sistemleri alt güverteye kurulur. Uydunun yönünün belirlenmesi, Güneş'in bir dizi sensörüne, yıldız manzaralarına ve ivmeölçere dayanmaktadır. Yönlendirme, kimyasal tahrik sistemi ile 0,5 ° hassasiyetle korunur. Bu, tek itici tiptedir ve azalan basınç modunda ( blöf) çalışan 12 küçük roket motorunu içerir . Uzay aracı , merkezi tüpte bulunan dört küresel titanyum tankta yaklaşık 360 kg itici madde taşır  . Tahrik, hem tutum kontrolü , hem de diğer MMS uyduları ile mesafe bakımı ve görev ortası yörünge değişiklikleri ( en yüksek irtifa ) için kullanılır.

Uydunun yan yüzlerini kaplayan sekiz güneş paneli , görevin sonunda minimum 318 watt sağlamalıdır. Akümülatörler 4 saat tutulmalarla baş etmeyi mümkün kılar . Telekomünikasyon S-bandındadır ve sinyal , NASA'nın telekomünikasyon uyduları geostationary rölesi TDRS takımyıldızından geçer . Bilimsel amaçlarla uydu, kendi ekseni etrafında dakikada üç devirle döner. Her uydu yörüngeye yerleştirilmiş sekiz antenden oluşur: elektrik alan sensörleri için altmış metre uzunluğunda dört telli anten ve manyetometreleri destekleyen iki beş metrelik kutup , dönme eksenine dikey olarak yerleştirilirken, dönme eksenine paralel iki 12,5 kutup metre uydunun üstünde ve altında elektrik alan sensörleri yerleştirilmiştir.

• Farklı alt sistemlerin ve bilimsel araçların düzenlenmesi.

• Farklı yapısal bileşenleri gösteren perspektif diyagramı.

Bilimsel enstrümantasyon

Dört uzay aracı tamamen aynı bilimsel araçları taşıyor: plazma analiz cihazları , enerjik parçacık detektörleri, manyetometreler , elektrik alan ölçüm cihazları ve ölçümleri bozmamak için uydunun elektrik potansiyelini olabildiğince düşük tutmayı amaçlayan ekipman . Çeşitli enstrümanlar, özellikle yüksek frekans (her milisaniye) ve ölçümlerin hassasiyeti ile karakterize edilir. Bu özellikler, manyetik yeniden bağlantı işlemlerinin gerçekleştiği çok küçük (1-10 km ) ve hızlı hareket eden ( 10-100  km / s ) saçılma bölgelerini belirlemek ve haritalamak için gereklidir  .

Sıcak plazmaların ölçümü

İki araç, plazmaların özelliklerini analiz eder:

• FPI ( Hızlı Plazma Enstrümanı ) cihazı , enerjisi 10  eV ile 30  keV arasında olan elektron ve iyon akılarının üç boyutlu dağılımını % 20 enerji seviyesi doğruluğu ile ölçer . Ölçümler, 150 ms'lik bir zaman çözünürlüğü ile her 30 ms'de alınır. Alet Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından sağlanmaktadır .
• HPCA ( Sıcak Plazma Kompozisyon Analizörü ) cihazı , enerjisi ~ 10 eV ile 30  keV arasında olan oksijen ve hidrojen gibi iyonları % 20 enerji seviyesi doğruluğu ve 15 saniyelik bir zaman çözünürlüğü ile ölçmek için yeni bir teknik kullanır .

Enerjik parçacıkların ölçümü

İki cihaz, enerjik parçacıkların özelliklerini analiz eder:

• İki FEEPS ( Fly's Eye Energetic Particle Sensor ) cihazı , ~ 25 k eV ila 500 keV ve ~ 45 keV ila 500 keV arasındaki protonlar için iyonların ve elektronların uzamsal dağılımını ve enerji spektrumunu ölçer . Cihaz, Aerospace Corporation şirketi tarafından tedarik edilmektedir.  
• Enerjik İyon Spektrometresi (EIS ), her 30 saniyede ~ 45 keV ile 500  keV arasında enerjiye sahip parçacıkların iyon bileşimini (protonlardan oksijen iyonlarına) ve açısal dağılımını belirler . Cihaz, Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ( Uygulamalı Fizik Laboratuvarı ) tarafından desteklenmektedir.

Elektrik ve manyetik alanların ölçümü

Altı cihaz, elektrik ve manyetik alanların özelliklerini analiz eder:

• Analog fluxgate manyetometreleri AFG ( Analog Fluxgate ) ve dijital DFG ( Dijital Fluxgate ) tarafından sırasıyla geliştirilen Los Angeles'ta Kaliforniya Üniversitesi ve Brunswick Teknik Üniversitesi Almanya'da. Her iki manyetometre de manyetik alan ve saçılma bölgelerinin yapısının fazlalık ölçümlerini sağlar.
• EDI cihazı ( Electron Drift Instrument ), yaklaşık 1 k eV enerjili bir elektrikli tabanca tarafından yayılan elektronların yer değiştirmesini ölçerek alanları ve elektriği ölçer . Enstrüman tarafından geliştirilen Institut für Weltraumforschung ait Avusturya Bilimler Akademisi .
• Altı anten elektrik alanlarını üç boyutta ölçer . 60 metre uzunluğundaki dört SDP ( Döndürme düzlemi Çift Sondalı ) tel anten , uçlarında küresel sensörler ile uydunun dönme eksenine dik olarak yerleştirilmiştir. İki adet 12,5 metrelik ADP ( Eksenel Çift Prob ) anteni , uydunun her iki tarafında dönme eksenine paralel olarak yerleştirilmiştir. Ölçümler, 100 kHz frekans  ve 0,5 mV / m (SDP) ve 1  mV / m (ADP) doğrulukla gerçekleştirilir  .
• Arama Bobini Manyetometresi (SCM ), 6 kHz'e kadar frekansla eksenlerdeki manyetik alanı ölçer ve  ADP ve SDP cihazlarıyla birlikte, yayın yapılan bölgelerde meydana gelen türbülans yayılımına plazma dalgalarının katkısını belirlemek için kullanılır. SCM enstrüman tarafından geliştirilen Laboratoires de fiziği des plazmalar içinde Fransa .

Projenin ilerlemesi

Dört uydunun tamamı, NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından inşa edildi . MMS uydularının yörüngeye yerleştirilmesi planlanmaktadır.Mart 2015iki itici itici ve bir Centaur üst kademe içeren bir Atlas V- 421 fırlatıcı ile . The13 Mart 2015Cape Canaveral fırlatma üssünden gelen fırlatıcı, MMS'i 585 x 70,165 km'lik geçici bir yörüngeye yerleştirir  . Dört uydu, daha sonra kendi itme güçlerini kullanarak operasyonel yörüngelerine dönecekler.

Referanslar

1. (inç) "  MMS-SMART: Giriş  " , Southwest Research Institute ( 10 Mart 2015'te erişildi )
2. (in) "  The Magnetospheric Multiscale Mission  " , NASA ( 10 Mart 2015'te erişildi )
3. (inç) "  MMS: Science  " , NASA ( 9 Mayıs 2013'te erişildi )
4. (in) "  MMS: Mission  " , Southwest Research Institute (erişim tarihi 9 Mayıs 2013 )
5. (in) "  MMS: Mission Implementation (II)  " , Southwest Research Institute (erişim tarihi 9 Mayıs 2013 )
6. (inç) "  MMS: Spacecraft  " , NASA ( 9 Mayıs 2013'te erişildi )
7. (in) "  MMS: Payload - genel bakış  " , Southwest Research Institute ( 9 Mayıs 2013'te erişildi )
8. (in) "  MMS: Payload - II Instrument description  " , Southwest Research Institute (erişim tarihi 9 Mayıs 2013 )
9. (in) "  MMS: Payload - III Instrument description  " , Southwest Research Institute (erişim tarihi 9 Mayıs 2013 )
10. (in) "  MMS: Payload - IV Instrument description  " , Southwest Research Institute (erişim tarihi 9 Mayıs 2013 )
11. (in) William Graham, "  MMS, ULA's Atlas V tarafından başarıyla başlatıldı  " , nasaspaceflight.com,13 Mart 2015

Ayrıca görün

İlgili Makaleler

• Manyetik yeniden bağlantı .
• Manyetosfer .
• Küme .

Dış bağlantılar

• (fr) NASA'nın Goddard Merkezi'nin MMS'e ayrılmış sitesi .
• (tr) Bilimsel bileşene (SMART) ayrılmış site .
• (en) [PDF] Misyonun hedefleriyle ilgili arka plan belgesi .
• (tr) EO Portalı (ESA) sitesinde MMS .