Van Allen -sondes

Van Allen Probes (VAP)
RBSP ArrayDeployment.jpg
Artist's indruk van de Van Allen -sondes in een baan
Namen Stralingsriemstormprobes (RBSP)
Missietype Astrofysica
Operator NASA
COSPAR ID 2012-046A/ 2012-046B
Satcat nee. 38752/38753
Website vanallenproben.jhuapl.edu
Missieduur Gepland: 2 jaar
Finale: 7 jaar, 1 maand, 17 dagen
Ruimtevaartuigen
Fabrikant Applied Physics Laboratory
Lanceer massa ~ 1500 kg voor beide
Start van missie
Lanceerdatum 30 augustus 2012, 08:05UTC
Raket Atlas V 401
Lanceringssite Cape Canaveral SLC-41
Aannemer United Launch Alliance
Einde van de missie
Gedeactiveerd Van Allen Probe A: 18 oktober 2019
Van Allen Probe B: 19 juli 2019
Orbitale parameters
Referentie systeem Geocentrisch
Regime Zeer elliptisch
Semi-major as 21.887 km (13.600 km)
Perigee hoogte 618 km (384 km)
Apogee hoogte 30,414 km (18.898 km)
Helling 10.2 °
Periode 537.1 minuten
Van Allen Probes Logo.png  

De Van Allen -sondes (Vap), voorheen bekend als de Stralingsriemstormprobes (RBSP),[1] waren twee robotachtige ruimtevaartuigen die werden gebruikt om de Van Allen stralingsbanden die omringen aarde. NASA voerde de Van Allen Probes -missie uit als onderdeel van de Leven met een ster programma.[2] Inzicht in de stralingsgordelomgeving en de variabiliteit ervan heeft praktische toepassingen op het gebied van ruimtevaartuigactiviteiten, het ontwerp van het ruimtevaartuig, missieplanning en astronautenveiligheid.[3] De sondes werden op 30 augustus 2012 gelanceerd en zeven jaar geëxploiteerd.Beide ruimtevaartuigen werden in 2019 gedeactiveerd toen ze geen brandstof meer hadden.Er wordt van hen verwacht dat ze Deorbit in de jaren 2030.

Overzicht

NASA's Goddard Space Flight Center beheert het algemeen Leven met een ster programma waarvan RBSP een project is, samen met Solar Dynamics Observatory (SDO).De Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) was verantwoordelijk voor de algehele implementatie- en instrumentenbeheer voor RBSP.De primaire missie was gepland voor 2 jaar, met de uitgestrekte dingen die naar verwachting 4 jaar zouden duren.De primaire missie was gepland om slechts 2 jaar te duren, omdat er grote zorgen waren over de vraag of de elektronica van de satelliet de vijandige stralingsomgeving in de stralingsbanden voor een lange periode zou overleven.Toen na 7 jaar de missie eindigde, was dit niet vanwege het falen van elektronica, maar vanwege het op is van brandstof.Dit bleek de veerkracht van de elektronica van het ruimtevaartuig.De levensduur van het ruimtevaartuig in de stralingsbanden werd beschouwd als een recordbrekende prestatie voor satellieten in termen van stralingsweerkracht.[4]

Het ruimtevaartuig werkte in nauwe samenwerking met de Balloon array voor RBSP -relativistische elektronenverliezen (Vat), die deeltjes kan meten die uit de riemen breken en het helemaal naar de atmosfeer van de aarde kunnen maken.[5][6]

Het Applied Physics Laboratory heeft de Van Allen -sondes voor NASA beheerd, gebouwd en geëxploiteerd.

De sondes zijn vernoemd James van Allen, de ontdekker van de stralingsbanden die ze bestudeerden.[4]

Mijlpalen

Lanceervoertuig

Probes voor de eerste helft van de payload kuip

Op 16 maart 2009 kondigde United Launch Alliance (ULA) aan dat NASA ULA een contract had toegekend om RSBP te lanceren met behulp van een Atlas V 401 Rocket.[9] NASA vertraagde de lancering toen deze op 23 augustus op 23 augustus tot de markering van vier minuten telde.Na slecht weer verhinderde het een lancering op 24 augustus en een verdere voorzorgsvertraging om de raket en satellieten te beschermen tegen Orkaan Isaac, lancering vond plaats op 30 augustus 2012 om 04.05 uur EDT.[10]

Einde van de missie

Op 12 februari 2019 begonnen Mission Controllers het proces van het beëindigen van de Van Allen Probes -missie door het perigees van het ruimtevaartuig te verlagen, wat hun atmosferische weerstand verhoogt en resulteert in hun uiteindelijke vernietigende terugkeer in de sfeer.Dit zorgt ervoor dat de sondes opnieuw invoeren in een redelijke tijdspan, om weinig bedreiging te vormen met betrekking tot het probleem van orbitaal puin.De sondes zouden naar verwachting eind 2020 staken, of wanneer ze uit de noodzakelijke drijfgas waren om hun zonnepanelen naar de zon te houden.Er wordt voorspeld dat terugkeer in de atmosfeer zich voordoet in 2034.[11]

Van Allen Probe B werd gesloten op 19 juli 2019, nadat missie -operators bevestigden dat het uit drijfgas was.[12] Van Allen Probe A, ook laag op drijfgas, werd op 18 oktober 2019 gedeactiveerd, waardoor een einde werd gemaakt aan de Van Allen Probes -missie na zeven jaar in bedrijf.[13]

Wetenschap

RBSP Science Overzicht.

De Van Allen stralingsbanden zwellen en krimpen na verloop van tijd als onderdeel van een veel grotere Space Weer systeem aangedreven door energie en materiaal dat van het oppervlak van de zon uitbarst en de hele vulling Zonnestelsel.Space Weer is de bron van Aurora die glans aan de nachtelijke hemel, maar het kan ook satellieten verstoren, falen van stroomrasters veroorzaken en verstoren GPS Communicatie.De Van Allen -sondes werden gebouwd om wetenschappers te helpen deze regio te begrijpen en om beter te ontwerpen ruimtevaartuig die de ontberingen van kunnen overleven ruimte.[2] De missie was gericht op het verder wetenschappelijk begrip van hoe populaties van relativistische elektronen en ionen in de ruimte vormen of veranderen in reactie op veranderingen in zonne -activiteit en de zonnewind.[2]

De algemene wetenschappelijke doelstellingen van de missie waren:[2]

  • Ontdek welke processen - afzonderlijk of in combinatie - de deeltjes versnellen en transporteren in de stralingsgordel en onder welke omstandigheden.
  • Begrijp en kwantificeer het verlies van elektronen uit de stralingsbanden.
  • Bepaal het evenwicht tussen de processen die elektronenversnelling veroorzaken en die welke verliezen veroorzaken.
  • Begrijp hoe de stralingsbanden veranderen in de context van Geomagnetische stormen.

In mei 2016 publiceerde het onderzoeksteam hun eerste bevindingen en verklaarde dat de ringstroom Dat omringt de aarde zich op een veel andere manier gedraagt dan eerder begrepen.[14] De ringstroom ligt op ongeveer 10.000 tot 60.000 kilometer (6.200 tot 37.000 km) van de aarde.Elektrische stroomvariaties vertegenwoordigen de dynamiek van alleen de low-energy protonen.De gegevens geven aan dat er een substantiële, aanhoudende ringstroom rond de aarde is, zelfs tijdens niet-stormtijd, die wordt gedragen door hoge energie protonen.Tijdens geomagnetische stormen is de verbetering van de ringstroom te wijten aan nieuwe, lage energie-protonen die het gebied nabij de aarde binnenkomen.[14][15]

Wetenschappelijke resultaten

Maart 2015 Geomagnetische storm.
Deze visualisatie opent met een volledig zicht op de stralingsriem van gevangen elektronen die de aarde cirkelen.We openen een plakje van de riemen, om een dwarsdoorsnede voor duidelijkheid weer te geven en de camera naar een meer equatoriaal zicht te verplaatsen.Aardrotatie en zonnebewegingen zijn uitgeschakeld voor deze visualisatie om afleidende aanvullende bewegingen te verminderen.

In februari 2013 werd een derde tijdelijke Van Allen -stralingsriem ontdekt met behulp van gegevens verzameld door Van Allen Probes.De genoemde derde riem duurde een paar weken.[16]

Ruimtevaartuig

Artist's vertolking van Van Allen Probes A en B in Earth Orbit.Credit: NASA

De Van Allen-probes bestonden uit twee spin-gestabiliseerde ruimtevaartuigen die werden gelanceerd met een enkele Atlas V-raket.De twee sondes moesten werken in de barre omstandigheden die ze bestudeerden;Terwijl andere satellieten de luxe hebben om zichzelf uit te schakelen of te beschermen in het midden van intens ruimteweer, moesten de Van Allen -sondes gegevens blijven verzamelen.De sondes waren daarom gebouwd om het constante bombardement van deeltjes en straling te weerstaan die ze in dit intense ruimtegebied zouden ervaren.[2]

Instrumenten

Schematische weergave van de sonde

Omdat het van vitaal belang was dat de twee vaartuigen identieke metingen uitvoerden om veranderingen in de stralingsbanden door zowel ruimte als tijd te observeren, droeg elke sonde de volgende instrumenten:

  1. Energetisch deeltje, samenstelling en thermisch plasma (ECT) instrumentsuite;[17] De hoofdonderzoeker is Harlan Spence van Universiteit van New Hampshire.[18] Belangrijke partners in dit onderzoek zijn Lanl, Southwest Research Institute, Aerospace Corporation en Lasp
  2. Elektrische en magnetische veldinstrumentuite en geïntegreerde wetenschap (EMFISIS);De hoofdonderzoeker is Craig Kletzing van de Universiteit van Iowa.
  3. Elektrisch veld en golven instrument (EFW);De hoofdonderzoeker is John Wygant van de universiteit van Minnesota.Belangrijkste partners in dit onderzoek zijn de Universiteit van Californië in Berkeley en de Universiteit van Colorado in Boulder.
  4. Stralingsriemstorm sondes ionenamenstellingsexperiment (RBSPICE);De hoofdonderzoeker is Louis J. Lanzerotti van de New Jersey Institute of Technology.Belangrijke partners zijn de Applied Physics Laboratory en Fundamental Technologies, LLC.
  5. Relativistische protonspectrometer (RPS) van de National Reconnaissance Office

Zie ook

Referenties

  1. ^ "Van Allen Probes: NASA hernoemt Radiation Belt Mission om baanbrekende wetenschapper te eren".Wetenschap dagelijks.Reuters.11 november 2012. Opgehaald 12 november 2012.
  2. ^ a b c d e "RBSP - Mission Overzicht". NASA. 28 maart 2012. Opgehaald 8 juli 2012.
  3. ^ Stralingsriemstormprobes (RBSP) Gearchiveerd 2 mei 2012 op de Wayback -machine
  4. ^ a b "NASA's veerkrachtige van Allen -sondes worden uitgeschakeld - ruimtevaart nu".
  5. ^ Karen C. Fox (22 februari 2011). "Ballonnen lanceren in Antarctica". NASA. Opgehaald 13 juli 2012.
  6. ^ Balloon array voor RBSP -relativistische elektronenverliezen
  7. ^ "De bouw begint!".De Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.Januari 2010. gearchiveerd van het origineel op 24 juli 2012.
  8. ^ "Probes gelanceerd". Space.com. 30 augustus 2012.
  9. ^ "United Launch Alliance Atlas V heeft vier NASA Rocket Launch -missies toegekend".Ula.16 maart 2009. Gearchiveerd van het origineel op 1 augustus 2009.
  10. ^ "Tropische storm Isaac vertraagt NASA -lancering".The Brevard Times. Opgehaald 26 augustus 2012.
  11. ^ Gebhardt, Chris (14 februari 2019). "Begin van het einde: NASA's Van Allen -sondes bereiden zich voor op het einde van de missie". Nasaspaceflight.com. Opgehaald 17 februari 2019.
  12. ^ "Van Allen Probes ruimtevaartuigen B voltooit missieoperaties". Applied Physics Laboratory. 23 juli 2019. Opgehaald 10 oktober 2019.
  13. ^ "Tien hoogtepunten uit de missie van NASA's Van Allen Probes". NASA. 17 oktober 2019. Opgehaald 21 oktober 2019.
  14. ^ a b Cowing, Keith (19 mei 2016). "Van Allen-sondes onthullen langdurig gedrag van de ringstroom van de aarde". Space Ref. Opgehaald 20 mei 2016.
  15. ^ Gkioulidou, Matina;et al.(19 mei 2016). "Stormtijddynamiek van ringstroomprotonen: implicaties voor het energiebudget op lange termijn in de binnenmagnetosfeer". Geofysische onderzoeksbrieven. 43 (10): 4736–4744. Bibcode:2016georl..43.4736G. doen:10.1002/2016GL068013.
  16. ^ "Efemere derde ring van straling verschijnt rond de aarde" Nature.com. Ontvangen: 2 maart 2013.
  17. ^ "Rbsp-etc // ongeveer". Gearchiveerd van het origineel op 10 juni 2008.
  18. ^ UNH, Kristi Donahue. "RBSP ECT -team". RBSP-ECT.SR.UNH.EDU. Opgehaald 24 april 2017.

Externe links