Magnetosferische multischaalmissie

Magnetosferische multischaalmissie
Artist depiction of MMS spacecraft (SVS12239).png
Kunstenaarafbeelding van MMS -ruimtevaartuigen
Namen Mms
Missietype Magnetosfeer Onderzoek
Operator NASA
COSPAR ID 2015-011a, 2015-011b, 2015-011c, 2015-011d
Satcat nee. 40482, 40483, 40484, 40485
Website Mms [1]
Missieduur Geplaatst: 2 jaar verstreken: 7 jaar, 7 maanden, 10 dagen
Ruimtevaartuigen
Fabrikant Goddard Space Flight Center
Lanceer massa 1.360 kg (3.000 lb)
Dimensies Opgeborgen: 3,5 × 1,2 m (11,5 × 3,9 ft)
Geïmplementeerd: 112 × 29 m (367 × 95 ft)
Stroom 318 watt
Start van missie
Lanceerdatum 13 maart 2015, 02:44 UTC
Raket Atlas V 421 (AV-053)
Lanceringssite Cape Canaveral, SLC-41
Aannemer United Launch Alliance
Ingevoerde service September 2015
Einde van de missie
Laatste contact 2040 (gepland)
Orbitale parameters
Referentie systeem Geocentrische baan
Regime Zeer elliptische baan
Perigee hoogte 2.550 km (1.580 km)
Apogee hoogte Dagfase: 70.080 km (43.550 km)
Nachtfase: 152.900 km (95.000 km)
Helling 28.0 °
Magnetospheric Multiscale Mission logo.png
←STEREO
IMAP→
 

De Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission is een NASA Robotische ruimtemissie om de De magnetosfeer van de aarde, met behulp van vier identieke ruimtevaartuigen die in een tetraëdrisch vorming.[1] Het ruimtevaartuig werd gelanceerd op 13 maart 2015 om 02:44 UTC.[2] De missie is ontworpen om informatie te verzamelen over de microfysica van magnetische herverbinding, energetische deeltjesversnelling, en turbulentie⁠ - processen die in veel astrofysisch voorkomen plasmas.[3] Vanaf maart 2020 heeft het MMS -ruimtevaartuig voldoende brandstof om operationeel te blijven tot 2040.[4]

Achtergrond

De missie bouwt voort op de successen van de ESA Clustermissie, maar zal het overtreffen in ruimtelijke resolutie en in tijdelijke resolutie, waardoor voor het eerst metingen van het kritieke elektronendiffusiegebied mogelijk is, de plaats waar magnetische herverbinding optreedt.De baan is geoptimaliseerd om langere perioden door te brengen op locaties waarvan bekend is dat herverbinding plaatsvindt: bij de aan de dag magnetopauze, de plaats waar de druk van de zonnewind en het magnetische veld van de planeten is gelijk;en in de magnetotail, die wordt gevormd door druk van de zonnewind op de magnetosfeer van een planeet en die grote afstanden van zijn oorspronkelijke planeet kunnen uitstrekken.

Magnetische herverbinding in De magnetosfeer van de aarde is een van de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de Aurora, en het is belangrijk voor de wetenschap van gecontroleerde kernfusie Omdat het één mechanisme is dat voorkomen magnetische opsluiting van de Fusion Fuel.Deze mechanismen worden in de ruimte bestudeerd door het meten van moties van materie in stellaire atmosferen, zoals die van de zon.Magnetische herverbinding is een fenomeen waarbij energie efficiënt kan worden overgebracht van een magnetisch veld naar de beweging van geladen deeltjes.[5]

Ruimtevaartuig

MMS Mission Overzicht Video
Visualisatie van de overgang van de ruimtevaartuigen

De MMS -missie bestaat uit vier ruimtevaartuigen.Elk heeft een lanceringsmassa van 1.360 kg (3.000 lb).[6] In hun opgeborgen lanceringsconfiguratie zijn elk ongeveer 3,5 bij 1,2 m (11,5 bij 3,9 ft), en wanneer ze aan elkaar zijn gestapeld, hebben ze een totale hoogte van 4,9 m (16 ft).[6] Nadat ze in een baan om de aarde zijn ingezet, worden in totaal acht axiale en draadbomen geïmplementeerd, waaronder vier spin-vlak dubbele sonde (SDP) draad van elk 60 m (200 ft) lang. [6]

Het MMS -ruimtevaartuig wordt gestabiliseerd en draaien met een snelheid van drie omwentelingen per minuut om de oriëntatie te behouden.Elk ruimtevaartuig bevat 12 boegschroeven die zijn verbonden met vier hydrazine -brandstoftanks.Positiegegevens worden verstrekt door zeer gevoelige GPS -apparatuur, terwijl de houding wordt gehandhaafd door vier Star Trackers, twee versnellingsbak, en twee zonsensoren.[6]

De missie is opgebroken in drie fasen.De inbedrijfstellingsfase duurt ongeveer vijf en een halve maand na de lancering, terwijl de wetenschapsfasen twee jaar duren.De eerste wetenschapsfase zal zich richten op de magnetische grens tussen de Aarde en Zon (Day Side Operations) Gedurende anderhalf jaar, met de ruimtevaartvorming van de ruimtevaartuigen rond de aarde op 2.550 bij 70.080 km (1.580 bij 43.550 km).De tweede wetenschapsfase zal een half jaar opnieuw worden verbonden in de magnetische staart van de aarde (nachtzijde), waardoor de baan wordt verhoogd tot 2.550 bij 152.900 km (1.580 bij 95.010 mi).[6]

Instrumenten

Elk ruimtevaartuig draagt verschillende experimenten, verdeeld in drie suites: de hete plasmasuite, de energetische deeltjesdetector suite en de Fields Suite.[7]

Hete plasmasuite

De hete plasmasuite meet plasma Deeltjes tellingen, richtingen en energieën tijdens herverbinding.Het bestaat uit twee instrumenten:

  • Fast Plasma Investigation (FPI), een set van vier dubbele elektron spectrometers en vier dubbele ionspectrometers.
  • Hot plasmasamenstelling Analyzer (HPCA), detecteert deeltjessnelheid om de massa en het type ervan te bepalen.

Energetische deeltjes detector

De energetische deeltjesdetector -suite detecteert deeltjes bij energieën die veel groter zijn dan die gedetecteerd door de hete plasmasuite.Het bestaat uit twee instrumenten:

  • Fly's Eye Energetic Particle Sensor (Peeps), een set silicium vaste toestand detectoren om elektronenenergie te meten.Tussen twee ketels per ruimtevaartuig zijn de individuele detectoren opgesteld om 18 verschillende uitzichthoeken tegelijkertijd te bieden;Vandaar de term "Fly's Eye".
  • Energetische ionspectrometer (EIS), meet energie en totale snelheid van gedetecteerde ionen om hun massa te bepalen.De EIS kan helium- en zuurstofionen detecteren bij energieën hoger dan die van de HPCA.

Fields Suite

De Fields Suite meet magnetische en elektrische veldkenmerken.Het bestaat uit zes instrumenten:

  • Analoge fluxgate magnetometer (AFG), bepaalt de sterkte van magnetische velden.
  • Digitale fluxgate magnetometer (DFG), bepaalt de sterkte van magnetische velden.
  • Electron Drift Instrument (EDI), meet elektrische en magnetische veldsterkte door een elektronenstraal in de ruimte te sturen en te meten hoe lang het de elektronen duurt om terug te cirkelen in de aanwezigheid van deze velden.
  • Dubbele sonde van spin-vlak (SDP), bestaat uit elektroden Aan het einde van vier buikspiegels van 60 m (200 ft) die zich uitstrekken van het ruimtevaartuig om elektrische velden te meten.
  • Axiale dubbele sonde (ADP), een set elektroden op twee 15 m (49 ft) antennes axiaal gemonteerd op het ruimtevaartuig.
  • Zoekspoelmagnetometer (SCM), een inductiemagnetometer die wordt gebruikt om magnetische velden te meten.

Personeel en ontwikkeling

Atlas V Lanceervoertuig
MMS vindt magnetische herverbinding in turbulent plasma.

De hoofdonderzoeker Is James L. Burch van Southwest Research Institute, bijgestaan door een internationaal team van onderzoekers, zowel instrumentleiders als theorie- als modelleringsexperts.[8] De projectwetenschapper is Thomas E. Moore van Goddard Space Flight Center.[9] Onderwijs en openbare outreach is een belangrijk aspect van de missie, met studentactiviteiten, data sonificatie en planetarium worden ontwikkeld.

De missie werd geselecteerd voor ondersteuning door NASA in 2005. Systeemtechniek, het ontwerp van het ruimtevaartuig, integratie en testen is uitgevoerd door Goddard Space Flight Center in Maryland.Instrumentatie wordt verbeterd, met uitgebreide ervaring die is binnengebracht van andere projecten, zoals de AFBEELDING, TROS en Cassini missies.In juni 2009 mocht MMS doorgaan naar fase C, nadat hij een Voorlopig ontwerprecensie.De missie ging door Kritische ontwerpbeoordeling in september 2010.[10] Het ruimtevaartuig werd gelanceerd op een Atlas V 421 Lanceervoertuig,[11] in maart 2015.[2][12]

Formatie vliegen

Om de gewenste wetenschapsgegevens te verzamelen, moet de vier satelliet MMS -constellatie een tetraëdrische formatie behouden door een gedefinieerde regio van interesse in een zeer elliptische baan.De formatie wordt gehandhaafd door het gebruik van een op hoge hoogte beoordeeld GPS ontvanger, Navigator, om orbitkennis te verschaffen, en regelmatig Formatieonderhoud manoeuvres.[13] Door Navigator, de MMS -missie brak de Guinness Wereld Record Tweemaal voor de hoogste hoogte fix van een GPS -signaal (bij 70.000 km (43.000 mi) en 187.200 km (116.300 mi) boven het oppervlak in respectievelijk 2016 en 2019).[14][15]

Ontdekkingen

In 2016 was de MMS -missie de eerste die direct detecteerde magnetische herverbinding, het fenomeen dat rijdt Space Weer in de magnetosfeer van de aarde.[16][17]

MMS heeft sindsdien magnetische herverbinding op onverwachte plaatsen gedetecteerd.In 2018 maakte MMS de allereerste detectie van magnetische herverbinding in de magnetoshath, een regio van de ruimte die eerder te chaotisch en onstabiel was om opnieuw aan te sluiten.[18] Magnetische fluxtouwen en Kelvin - Helmholtz Vortices Zijn andere fenomenen waarbij MMS opnieuw verbindingsgebeurtenissen tegen verwachtingen heeft ontdekt.[4]

In augustus 2019 meldden astronomen dat MMS de eerste metingen met hoge resolutie van een interplanetaire schokgolf van de zon.[19]

Zie ook

  • AFBEELDING, de imager voor magnetopauze-naar-Aurora Global Exploration, een eerdere magnetosfeer-onderzoekssatelliet
  • Stoot
  • Tracers

Referenties

  1. ^ "MMS Spacecraft & Instruments".NASA.3 augustus 2017. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  2. ^ a b "MMS Launch".NASA.2 april 2015. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  3. ^ Lewis, W. S. "MMS-Smart: snelle feiten". Southwest Research Institute. Opgehaald 5 augustus 2009.
  4. ^ a b Johnson-Groh, Mara (12 maart 2020). "NASA's MMS markeert zijn 5e jaar brekende records in de ruimte". NASA. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  5. ^ Vaivads, Andris;Retinò, Alessandro;André, matten (februari 2006)."Microfysica van magnetische herverbinding". REVIEWSCESICE REVIEWSEN. 122 (1–4): 19–27. Bibcode:2006ssrv..122 ... 19V. doen:10.1007/s11214-006-7019-3.
  6. ^ a b c d e "Magnetosferisch multischaal: het gebruik van de magnetosfeer van de aarde als laboratorium om de microfysica van magnetische herverbinding te bestuderen" (PDF).NASA.Maart 2015. Opgehaald 12 maart 2015.
  7. ^ "Instrumenten aan boord van MMS".NASA.30 juli 2015. Opgehaald 2 januari 2016. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  8. ^ "Het slimme team". Southwest Research Institute. Opgehaald 28 september 2012.
  9. ^ Fox, Karen C.;Moore, Tom (1 oktober 2010). "Q&A: missies, vergaderingen en het radiale bandenmodel van de magnetosfeer". NASA. Opgehaald 28 september 2012. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  10. ^ Hendrix, Susan (3 september 2010). "NASA's magnetosferische missie passeert een belangrijke mijlpaal". NASA. Opgehaald 28 september 2012. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  11. ^ "United Launch Alliance Atlas V heeft vier NASA Rocket Launch -missies toegekend" (Persbericht).United Launch Alliance.16 maart 2009. Gearchiveerd van het origineel op 20 juli 2015. Opgehaald 5 augustus 2009.
  12. ^ Werner, Debra (19 december 2011). "Uitgaven vertraging van de groeiende erkenning van de bijdrage van heliofysica". SpaceNews. Opgehaald 6 maart 2014.
  13. ^ "Magnetosferisch multischaal ruimtevaartuig". Goddard Space Flight Center. NASA. Opgehaald 1 mei 2018. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  14. ^ Johnson-Groh, Mara (4 november 2016). "NASA's MMS breekt Guinness World Record". NASA. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  15. ^ Baird, Danny (4 april 2019). "Recordbrekende satelliet bevordert NASA's verkenning van GPS op grote hoogte". NASA. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  16. ^ Choi, Charles Q. (13 mei 2016). "NASA -sondes zijn getuige van krachtige magnetische stormen in de buurt van de aarde". Wetenschappelijke Amerikaan. Opgehaald 14 mei 2016.
  17. ^ Burch, J. L.;et al.(Juni 2016). "Elektronenschaalmetingen van magnetische herverbinding in de ruimte". Wetenschap (Journal). 352 (6290).AAF2939. Bibcode:2016sci ... 352.2939b. doen:10.1126/science.AAF2939. HDL:10044/1/32763. Pmid 27174677.
  18. ^ Johnson-Groh, Mara (9 mei 2018). "NASA -ruimtevaartuigen ontdekt een nieuw magnetisch proces in turbulente ruimte". NASA. Opgehaald 12 maart 2020. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.
  19. ^ Johnson-Groh, Mara (8 augustus 2019). "NASA's MMS vindt zijn eerste interplanetaire schok". NASA. Opgehaald 12 augustus 2019. Public Domain Dit artikel bevat tekst uit deze bron, die zich in de publiek domein.

Externe links