Магнитосферная многомасштабная миссия
 Художественное изображение космического корабля MMS | |
| Имена | ММС |
|---|---|
| Тип миссии | магнитосферы исследования |
| Оператор | НАСА |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2015-011А, 2015-011Б, 2015-011С, 2015-011Д |
| САТКАТ нет. | 40482, 40483, 40484, 40485 |
| Веб-сайт | ММС [1] |
| Продолжительность миссии | Планируется: 2 года Прошло: 9 лет, 3 месяца, 14 дней |
| Свойства космического корабля | |
| Производитель | Центр космических полетов Годдарда |
| Стартовая масса | 1360 кг (3000 фунтов) |
| Размеры | В сложенном виде: 3,5 × 1,2 м (11,5 × 3,9 футов) В развернутом виде: 112 × 29 м (367 × 95 футов) |
| Власть | 318 Вт |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 13 марта 2015, 02:44 UTC |
| Ракета | Atlas V 421 (AV-053) |
| Запуск сайта | Мыс Канаверал , SLC-41 |
| Подрядчик | Объединенный стартовый альянс |
| Вступил в сервис | Сентябрь 2015 г. |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | 2040 г. (планируется) |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита |
| Режим | Сильно эллиптическая орбита |
| Высота перигея | 2550 км (1580 миль) |
| Высота апогея | Дневной этап: 70 080 км (43 550 миль) Ночная фаза: 152 900 км (95 000 миль) |
| Наклон | 28.0° |
 | |
Магнитосферная многомасштабная миссия (MMS) — это роботизированная космическая миссия НАСА по изучению магнитосферы Земли с использованием четырех одинаковых космических аппаратов, летающих в тетраэдрической формации. [1] Космический корабль был запущен 13 марта 2015 года в 02:44 UTC . [2] Миссия предназначена для сбора информации о микрофизике магнитного пересоединения , ускорения энергичных частиц и турбулентности — процессов, которые происходят во многих астрофизических плазме . [3] По состоянию на март 2020 года космический корабль MMS имеет достаточно топлива, чтобы оставаться в рабочем состоянии до 2040 года. [4]
Предыстория [ править ]
Миссия основывается на успехах миссии ESA Cluster , но превзойдет ее по пространственному разрешению и временному разрешению, позволяя впервые измерить критическую область диффузии электронов, место, где происходит магнитное пересоединение. Его орбита оптимизирована для проведения продолжительных периодов времени в местах, где, как известно, происходит пересоединение: в дневной магнитопаузе , месте, где давление солнечного ветра и магнитное поле планет равны; и в хвосте магнитосферы , который образуется давлением солнечного ветра на магнитосферу планеты и который может простираться на большие расстояния от своей родной планеты.
Магнитное пересоединение в магнитосфере Земли является одним из механизмов, ответственных за полярное сияние , и оно важно для науки управляемого ядерного синтеза , поскольку это один из механизмов, предотвращающих магнитное удержание термоядерного топлива. Эти механизмы изучаются в космическом пространстве путем измерения движения вещества в звездных атмосферах, таких как атмосфера Солнца. Магнитное пересоединение — это явление, при котором энергия может эффективно передаваться от магнитного поля к движению заряженных частиц. [5]
Космический корабль [ править ]
Миссия MMS состоит из четырех космических кораблей. Стартовая масса каждого составляет 1360 кг (3000 фунтов). [6] В походной стартовой конфигурации каждый из них имеет размеры примерно 3,5 на 1,2 м (11,5 на 3,9 фута), а в сложенном виде они имеют общую высоту 4,9 м (16 футов). [6] После развертывания на орбите в общей сложности развертывается восемь осевых и проволочных стрел, в том числе четыре проволочных стрелы с двойным зондом в плоскости вращения (SDP), каждая длиной 60 м (200 футов). [6]
Космический корабль MMS стабилизирован по вращению и вращается со скоростью три оборота в минуту для поддержания ориентации. Каждый космический корабль содержит 12 двигателей, соединенных с четырьмя гидразиновыми топливными баками. Данные о местоположении предоставляются высокочувствительным оборудованием GPS, а ориентация поддерживается четырьмя звездными трекерами , двумя акселерометрами и двумя датчиками Солнца . [6]
Миссия разбита на три этапа. Фаза ввода в эксплуатацию продлится примерно пять с половиной месяцев после запуска, а научная фаза продлится два года. Первый научный этап будет сосредоточен на магнитной границе между Землей и Солнцем (дневные операции) в течение полутора лет, при этом группа космических кораблей будет вращаться вокруг Земли на высоте 2550 на 70 080 км (1580 на 43 550 миль). Второй научный этап будет изучать пересоединение в магнитном хвосте Земли (операции на ночной стороне) в течение полугода, увеличивая орбиту до 2550 на 152 900 км (1580 на 95 010 миль). [6]
Инструменты [ править ]
На каждом космическом корабле проводится несколько экспериментов, разделенных на три комплекта: комплект горячей плазмы, комплект детекторов энергетических частиц и комплект полей. [7]
Горячая плазма-люкс [ править ]
Пакет Hot Plasma Suite измеряет плазмы количество, направление и энергию частиц во время пересоединения. Он состоит из двух инструментов:
- Исследование быстрой плазмы (FPI), набор из четырех двойных электронных спектрометров (DES) и четырех двойных ионных спектрометров (DIS). [8]
- Анализатор состава горячей плазмы (HPCA) определяет скорость частиц, чтобы определить их массу и тип.
частиц энергетических Детектор
Комплекс детекторов энергетических частиц обнаруживает частицы с энергиями, значительно превышающими те, которые обнаруживаются комплектом горячей плазмы. Он состоит из двух инструментов:
- Датчик энергетических частиц Fly's Eye (FEEPS), набор кремниевых твердотельных детекторов для измерения энергии электронов. Отдельные детекторы, состоящие из двух FEEPS на космический корабль, обеспечивают одновременное получение 18 различных углов обзора; отсюда и термин «мушиный глаз».
- Энергетический ионный спектрометр (EIS) измеряет энергию и общую скорость обнаруженных ионов с целью определения их массы. EIS может обнаруживать ионы гелия и кислорода при энергиях выше, чем у HPCA.
Филдс-сюита [ править ]
Люкс «Поля» [9] измеряет характеристики магнитного и электрического поля. Он состоит из шести инструментов:
- Аналоговый феррозондовый магнитометр (AFG), определяет силу магнитных полей.
- Цифровой феррозондовый магнитометр (DFG) определяет силу магнитных полей.
- Прибор электронного дрейфа (EDI) измеряет напряженность электрического и магнитного поля, отправляя пучок электронов в космос и измеряя, сколько времени требуется электронам, чтобы совершить обратный круг в присутствии этих полей.
- Двойной зонд в спиновой плоскости (SDP), [10] состоит из электродов на концах четырех проволочных стрел длиной 60 м (200 футов), которые выходят из космического корабля для измерения электрических полей.
- Осевой двойной датчик (ADP), [11] набор электродов на двух антеннах длиной 15 м (49 футов), установленных аксиально на космическом корабле.
- Магнитометр с поисковой катушкой (SCM), индукционный магнитометр, используемый для измерения магнитных полей.
и развитие Персонал
Главным исследователем является Джеймс Л. Берч из Юго-Западного исследовательского института , которому помогает международная группа исследователей, как руководителей приборов, так и экспертов по теории и моделированию. [12] Ученый проекта - Томас Э. Мур из Центра космических полетов Годдарда . [13] Образование и работа с общественностью являются ключевыми аспектами миссии: разрабатываются студенческие мероприятия, обработка данных ультразвуком и шоу в планетариях.
Миссия была выбрана для поддержки НАСА в 2005 году. Системное проектирование, проектирование шины космического корабля, интеграция и испытания были выполнены Центром космических полетов Годдарда в Мэриленде . Приборы совершенствуются с использованием обширного опыта, полученного из других проектов, таких как миссии IMAGE , Cluster и Cassini . В июне 2009 года MMS было разрешено перейти к этапу C после прохождения предварительного анализа проекта . Миссия прошла критическую проверку дизайна в сентябре 2010 года. [14] Космический корабль был запущен на Atlas V 421. ракете-носителе [15] в марте 2015 года. [2] [16]
Полет строем [ править ]
Чтобы собрать нужные научные данные, группировка из четырех спутников MMS должна поддерживать тетраэдрическое образование в определенной интересующей области на высокоэллиптической орбите. Формирование поддерживается за счет использования высотного GPS -приемника Navigator для обеспечения информации об орбите и регулярных по обслуживанию формирования . маневров [17] С помощью Navigator миссия MMS дважды побила мировой рекорд Гиннеса по определению максимальной высоты сигнала GPS (на высоте 70 000 км (43 000 миль) и 187 200 км (116 300 миль) над поверхностью земли в 2016 и 2019 годах соответственно). [18] [19]
Открытия [ править ]
В 2016 году миссия MMS первой непосредственно обнаружила магнитное пересоединение — явление, которое определяет космическую погоду в магнитосфере Земли. [20] [21]
С тех пор MMS обнаружила магнитное переподключение, происходящее в неожиданных местах. В 2018 году MMS впервые обнаружила магнитное пересоединение в магнитооболочке , области пространства, которая ранее считалась слишком хаотичной и нестабильной, чтобы поддерживать пересоединение. [22] Жгуты магнитного потока и вихри Кельвина-Гельмгольца - это другие явления, при которых MMS обнаружила события пересоединения вопреки ожиданиям. [4]
В августе 2019 года астрономы сообщили, что MMS провела первые измерения межпланетной ударной волны от Солнца с высоким разрешением. [23]
См. также [ править ]
- IMAGE , имидж-сканер для Global Exploration от магнитопаузы до полярного сияния, предыдущего спутника для исследования магнитосферы.
- УДАРИТЬ КУЛАКОМ
- ТРЕЙСЕРЫ
Ссылки [ править ]
- ^ «Космические аппараты и инструменты MMS» . НАСА. 3 августа 2017 года . Проверено 12 марта 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Запуск ММС» . НАСА. 2 апреля 2015 года . Проверено 12 марта 2020 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Льюис, В.С. «MMS-SMART: краткая информация» . Юго-Западный научно-исследовательский институт. Архивировано из оригинала 9 сентября 2014 года . Проверено 5 августа 2009 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Джонсон-Гро, Мара (12 марта 2020 г.). «MMS НАСА отмечает пятый год своего существования, устанавливая рекорды в космосе» . НАСА . Проверено 12 марта 2020 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Вайвадс, Андрис; Ретино, Алессандро; Андре, Матс (февраль 2006 г.). «Микрофизика магнитного пересоединения». Обзоры космической науки . 122 (1–4): 19–27. Бибкод : 2006ССРв..122...19В . дои : 10.1007/s11214-006-7019-3 . S2CID 122892025 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и «Магнитосферный мультимасштаб: использование магнитосферы Земли в качестве лаборатории для изучения микрофизики магнитного пересоединения» (PDF) . НАСА. Март 2015 года . Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ «Приборы на борту MMS» . НАСА. 30 июля 2015 года . Проверено 2 января 2016 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Поллок, К.; Мур, Т.; Жак, А.; Берч, Дж.; Глизе, У.; Сайто, Ю.; Омото, Т.; Аванов Л.; Барри, А.; Коффи, В.; Дорелли, Дж.; Гершман, Д.; Джайлз, Б.; Роснак, Т.; Сало, К. (1 марта 2016 г.). «Исследование быстрой плазмы в многомасштабных масштабах магнитосферы» . Обзоры космической науки . 199 (1): 331–406. Бибкод : 2016ССРв..199..331П . дои : 10.1007/s11214-016-0245-4 . ISSN 1572-9672 . S2CID 255065646 .
- ^ Торберт, РБ; Рассел, Коннектикут; Магнес, В.; Эргун, Р.Э.; Линдквист, Пенсильвания; ЛеКонтель, О.; Вейт, Х.; Макри, Дж.; Майерс, С.; Рау, Д.; Ниделл, Дж.; Кинг, Б.; Гранов, М.; Чаттер, М.; Дорс, И. (1 марта 2016 г.). «Набор инструментов FIELDS для MMS: научные цели, измерения и продукты данных» . Обзоры космической науки . 199 (1): 105–135. дои : 10.1007/s11214-014-0109-8 . ISSN 1572-9672 .
- ^ Линдквист, Пенсильвания; Олссон, Г.; Торберт, РБ; Кинг, Б.; Гранов, М.; Рау, Д.; Ниделл, Г.; Турко, С.; Дорс, И.; Бекман, П.; Макри, Дж.; Фрост, К.; Салвен, Дж.; Эрикссон, А.; Олен, Л. (1 марта 2016 г.). «Прибор электрического поля с двойным зондом в плоскости вращения для MMS» . Обзоры космической науки . 199 (1): 137–165. Бибкод : 2016ССРв..199..137Л . дои : 10.1007/s11214-014-0116-9 . ISSN 1572-9672 . S2CID 255069089 .
- ^ Эргун, Р.Э.; Такер, С.; Вестфолл, Дж.; Гудрич, К.А.; Маласпина, DM; Саммерс, Д.; Уоллес, Дж.; Карлссон, М.; Мак, Дж.; Бреннан, Н.; Пайк, Б.; Уитнелл, П.; Торберт, Р.; Макри, Дж.; Рау, Д. (1 марта 2016 г.). «Двойной осевой зонд и обработка сигналов полей для миссии MMS» . Обзоры космической науки . 199 (1): 167–188. Бибкод : 2016ССРв..199..167Э . дои : 10.1007/s11214-014-0115-x . ISSN 1572-9672 . S2CID 255071960 .
- ^ «Команда СМАРТ» . Юго-Западный научно-исследовательский институт. Архивировано из оригинала 10 октября 2008 года . Проверено 28 сентября 2012 г.
- ^ Фокс, Карен С.; Мур, Том (1 октября 2010 г.). «Вопросы и ответы: миссии, встречи и модель магнитосферы с радиальной шиной» . НАСА . Проверено 28 сентября 2012 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Хендрикс, Сьюзен (3 сентября 2010 г.). «Магнитосферная миссия НАСА прошла важную веху» . НАСА . Проверено 28 сентября 2012 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «United Launch Alliance Atlas V наградил НАСА четырьмя миссиями по запуску ракет» (пресс-релиз). Объединенный стартовый альянс. 16 марта 2009 г. Архивировано из оригинала 20 июля 2015 г. Проверено 5 августа 2009 г.
- ^ Вернер, Дебра (19 декабря 2011 г.). «Расходы отстают от признания вклада гелиофизики» . Космические новости . Проверено 6 марта 2014 г.
- ^ «Магнитосферный многомасштабный космический аппарат» . Центр космических полетов Годдарда . НАСА . Проверено 1 мая 2018 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Джонсон-Гро, Мара (4 ноября 2016 г.). «MMS НАСА побил мировой рекорд Гиннеса» . НАСА . Проверено 12 марта 2020 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Бэрд, Дэнни (4 апреля 2019 г.). «Спутник-рекордсмен продвигает НАСА исследование высотной GPS» . НАСА . Проверено 12 марта 2020 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Чой, Чарльз К. (13 мая 2016 г.). «Зонды НАСА стали свидетелями мощных магнитных бурь вблизи Земли» . Научный американец . Проверено 14 мая 2016 г. .
- ^ Берч, Дж.Л.; и др. (июнь 2016 г.). «Электронно-масштабные измерения магнитного пересоединения в космосе» . Наука . 352 (6290). ааф2939. Бибкод : 2016Sci...352.2939B . doi : 10.1126/science.aaf2939 . hdl : 10044/1/32763 . ПМИД 27174677 .
- ^ Джонсон-Гро, Мара (9 мая 2018 г.). «Космический корабль НАСА обнаружил новый магнитный процесс в турбулентном космосе» . НАСА . Проверено 12 марта 2020 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Джонсон-Гро, Мара (8 августа 2019 г.). «MMS НАСА обнаружил свой первый межпланетный удар» . НАСА . Проверено 12 августа 2019 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- Молдвин, Марк (2008). Введение в космическую погоду . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-86149-6 .
- «SwRI возглавит многомасштабную миссию НАСА по магнитосфере» . Космическая газета. 12 мая 2005 г.
- Шарма, А. Сурджалал; Кертис, Стивен А. (2005). «Магнитосферная многомасштабная миссия». Неравновесные явления в плазме . Библиотека астрофизики и космических наук. Том. 321. Спрингер Нидерланды. стр. 179–195. дои : 10.1007/1-4020-3109-2_8 . ISBN 978-1-4020-3108-3 .
- Национальный исследовательский совет (2003). Солнце на Землю – и дальше . Издательство национальных академий. ISBN 978-0-309-08972-2 .
- Стратегический план НАСА на 2006 год . НАСА. 2006. OCLC 70110760 . НП-2006-02-423-ШТАБ.
- Научный план Управления научных миссий НАСА на 2007–2016 гг. (PDF) . НАСА. 2007. НП-2007-03-462-HQ. Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2014 года.
Внешние ссылки [ править ]
- Сайт многомасштабной миссии по магнитосфере Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
- Сайт многомасштабной миссии по магнитосфере Управления миссий НАСА
- Сайт многомасштабной магнитосферной миссии Юго-Западного исследовательского института
- Сайт многомасштабной магнитосферной миссии Университета Райса
- Магнитосферной многомасштабной миссии Канал на YouTube
