Sonda słoneczna Parker

Sonda słoneczna Parker

Emblemat misji
Identyfikator NSSDC 2018-065A
Cel misji Odkrywanie słońcaSzablon: Infobox sonda / konserwacja / cel
operator Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni KosmicznejNASA NASASzablon: Infobox sonda / konserwacja / operator
Producent APLSzablon: Info box sonda / konserwacja / producent
Wyrzutnia Delta IV ciężkiSzablon: Infobox sonda / konserwacja / rakieta nośna
budowa
Masa startowa 685 kgSzablon: Info box sonda / konserwacja / masa startowa
Instrumenty
Szablon: Info box sonda/konserwacja/instrumenty

SWAP, WISPR, FIELD, IS☀IS-EPI, HeliOSSP

Przebieg misji
Data rozpoczęcia 12 sierpnia 2018, 07:31 UTCSzablon: Infobox sonda / konserwacja / data rozpoczęcia
wyrzutnia Przylądek Canaveral , LC-37BSzablon: Sonda / konserwacja / wyrzutnia w polu informacyjnym
Data końcowa 2025 (planowane)Szablon: Sonda Infobox/konserwacja/data końcowa
Szablon: Infobox sonda / konserwacja / historia
 
 12 sierpnia 2018 zaczynać
 
 3 października 2018 r. 1. Przelot Wenus
 
 5 listopada 2018 1. Peryhelium
 
 26 grudnia 2019 r. 2. Leć przez Wenus
 
 11 lipca 2020 r. 3. Leć przez Wenus
 
 20 lutego 2021 4. Leć przez Wenus
 
 16 października 2021 5. Leć przez Wenus
 
 21 sierpnia 2023 6. Leć przez Wenus
 
 6 listopada 2024 7. Leć przez Wenus
 
 24 grudnia 2024 Pierwsze dotarcie do punktu najbliżej słońca
 
 
 2025 Koniec głównej misji
Nagrania wideo z testów sondy Parker Solar Probe oraz animacja misji.

Parker próbki słonecznego (dawniej słonecznego Sonda Plus ) jest kosmicznych w NASA zbadać słońca , w szczególności jej warstwa zewnętrzna z atmosferą, korony . Statek kosmiczny wystrzelony 12 sierpnia 2018 r.; oczekuje się, że po raz pierwszy osiągnie swój punkt najbliżej słońca ( peryhelium ) 24 grudnia 2024 r . Sonda została nazwana na cześć amerykańskiego astrofizyka Eugene'a N. Parkera , który ukuł termin ("wiatr słoneczny " wiatr słoneczny ).

Cele misji

Sonda ma badać koronę:

  • Przepływ energii, która podgrzewa koronę do kilku milionów stopni Celsjusza i przyspiesza wiatr słoneczny
  • Struktura plazmy i pola magnetycznego w miejscu powstawania wiatru słonecznego
  • Mechanizm przyspieszający i transportujący wysokoenergetyczne cząstki

Zewnętrzna korona jest oceniana statystycznie w celu wyjaśnienia pytań. Wyniki powinny stanowić model wyjaśniający. W tym celu sonda Parker Solar Probe powinna zbliżyć się do powierzchni Słońca na odległość 8,5 promienia słonecznego (ok. 5,9 mln km, czyli 4% promienia orbity Ziemi ).

Pre-historia

Sonda słoneczna + projekt.jpg
Projekt sondy słonecznej Parker


Test termiczny ogniw słonecznych w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland

Pomysł sondy kosmicznej zaprojektowanej do badania Słońca z bardzo bliskiej odległości po raz pierwszy pojawił się w październiku 1958 r. w badaniu amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk . Ponieważ wysokie temperatury w tak bliskiej odległości od słońca nie były wtedy możliwe do opanowania, przez dziesięciolecia prowadzono jedynie badania. Pierwsze misje miały miejsce w latach 70. z sondami Helios 1 i 2 , które były wspólnym projektem Niemieckiego Centrum Lotniczego i NASA.

Pozycja instrumentów na sondzie

Oryginalna koncepcja Solar Probe

Zgodnie z pierwotnym planem misji, sonda Parker Solar Probe miała zostać wystrzelona z Atlas V 551 z dodatkowym stopniem odrzutu Star-48 do Jowisza i odchylona przez niego na wysoce eliptyczną , polarną orbitę słoneczną nachyloną pod kątem 90 ° do ekliptyki. z wychylnym przez manewru , którego peryhelium powinny być tylko trzy promienie słoneczne nad powierzchnią słońca. Aby wytrzymać ekstremalne ciepło w trzech promieniach słonecznych nad powierzchnią słońca, zastosowano stożkową osłonę przeciwsłoneczną, która w niektórych badaniach projektowych wykazała, że ​​świeci od ciepła. Rzeczywisty korpus sondy znajdowałby się w cieniu tej osłony przeciwsłonecznej o szerokości 2,7 m, a ze stożka cienia wystawałyby tylko końcówki anten plazmowych. Ponieważ ogniwa słoneczne nie mogą być używane podczas przelotu obok Jowisza oraz ze względu na wysokie temperatury w ekstremalnych odległościach od Słońca , Solar Probe powinna pozyskiwać niezbędną energię elektryczną z trzech wielozadaniowych radioaktywnych generatorów termoelektrycznych (MMRTG, patrz bateria radionuklidowa ), które powinny być zainstalowany bezpośrednio pod osłoną przeciwsłoneczną. Podczas trwającej około dziewięciu lat misji sonda Solar Probe powinna dwukrotnie przekroczyć peryhelium czterech promieni słonecznych nad centrum Słońca z prędkością 308 km/s i przelecieć nad Słońcem lecąc z południa. Masa początkowa sondy Solar Probe powinna wynosić ok. 856 kg. Jednak ze względu na MMRTG koncepcja okazała się zbyt kosztowna dla NASA.

Zmiana wyglądu

Artystyczna wizja sondy Parker Solar Probe, w tle słońce z wypukłościami.
Wrażenie artysty dotyczące sondy Parker Solar Probe zbliżającej się do słońca. Widać osłonę termiczną, doskonałe anteny i częściowo rozłożone skrzydła ogniw słonecznych.

NASA zleciła drugie badanie sondy bez RTG z Laboratorium Fizyki Stosowanej (APL) na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa (JHU), które już planowało oryginalną sondę słoneczną . W 2009 r. JHU-APL opublikowało znacznie zmodyfikowaną konstrukcję sondy Parker Solar Probe z sześciokątną osłoną przeciwsłoneczną z zaokrąglonymi rogami, która jest szersza z dwóch stron, do których przymocowane są skrzydła ogniwa słonecznego, niż z drugiej. Masa startowa sondy wynosi 685 kg. Strukturalnie sonda składa się z sześciobocznego pryzmatu, którego jeden (szerszy) koniec nosi osłonę termiczną. Wszystkie systemy z wyjątkiem kilku anten są montowane za tą osłoną lub mogą być za nią złożone. Cała sonda osiąga wysokość 3 m, przy największej średnicy 2,3 m i najmniejszej średnicy 1 m na adapterze do nośnika.

tarcza słoneczna

Spiralne podejście do Słońca i krótka końcowa orbita pozwolą Parker Solar Probe zbliżyć się do Słońca 24 razy, a nie tylko dwa razy, jak planowano dla oryginalnej sondy Solar Probe . Ze względu na większą minimalną odległość od słońca w porównaniu z sondą Solar Probe , promieniowanie cieplne wynosi tylko jedną szesnastą wartości, którą można by osiągnąć za pomocą sondy Solar Probe  . Oznacza to, że do Parker Solar Probe wystarczy osłona przeciwsłoneczna w kształcie płyty o średnicy 2,7 ​​mi grubości 17 cm, strona skierowana w stronę słońca musi wytrzymać ok. 1430 °C. Osłona termiczna musi wytrzymać przepływ ciepła prawie 1 MW/m², promieniowanie słoneczne jest około 650 razy intensywniejsze niż z odległości od ziemi.

zasilacz

Łopatki ogniw słonecznych są teraz tylko jednym elementem, a skrzydła wtórnego ogniwa słonecznego zniknęły. Twoje ogniwa słoneczne znajdują się teraz najwyraźniej na końcu składanych skrzydeł ogniw słonecznych na wąskiej, ukośnej powierzchni, która po złożeniu większości skrzydeł ogniw słonecznych w cieniu osłony przeciwsłonecznej jest skierowana w stronę słońca. Ogniwa słoneczne mogą generować 388 W energii elektrycznej.

Korpus sondy zawsze znajduje się w cieniu osłony przeciwsłonecznej. Parker Solar Probe posiada dwa różne systemy ogniw słonecznych do zasilania . Pierwotne ogniwa słoneczne znajdują się na dwóch dwuczęściowych skrzydłach ogniw słonecznych umieszczonych po przeciwnych stronach, które podczas zbliżania się do słońca odchylają się do tyłu o maksymalnie 75°, aby utrzymać temperaturę poniżej 180°C. Jeśli odległość od Słońca spadnie poniżej 0,25  AU , można je całkowicie schować, tak jak na początku. Zasilanie przejmują wówczas dwie wtórne powierzchnie ogniw słonecznych wysokotemperaturowych, które wychodzą zza osłony przeciwsłonecznej po przeciwnych stronach. Są one chłodzone cieczą od tyłu i wciągane dalej, gdy zbliżają się do słońca.

Komunikacja

Dane są transmitowane w K a pasmo do 34 W mocy transmisji i anteny paraboliczne o średnicy 0,6 m na końcu składane na maszcie. Jeśli odległość od słońca spadnie poniżej 0,59 AU, antena zostanie złożona w cień osłony przeciwsłonecznej. Dlatego wszystkie wyniki pomiarów przelatujących w pobliżu słońca muszą zostać zapisane na pokładzie, zanim antena będzie mogła zostać ponownie przedłużona w celu przesłania ich na Ziemię. Poza tym słoneczna próbka Parkera nadal pracuje w paśmie X -Rundstrahlantennen do przesyłania telemetrii i odbioru sygnałów sterujących, które stale pozostają w cieniu osłony przeciwsłonecznej.

Instrumenty

Sonda Parker Solar Probe zawiera cztery instrumenty:

  • FIELDS mierzy pola i fale elektryczne i magnetyczne, a także gęstość plazmy i elektronów. Głównym naukowcem jest Stuart Bale z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley .
  • IS☉IS (Integrated Science Investigation of the Sun) obserwuje wysokoenergetyczne elektrony, protony i jony w zakresie od kilku 10 keV do 100 MeV, które mają być wykorzystane do korelacji z pomiarami wiatru słonecznego i strukturami korony. Głównym naukowcem jest David McComas z Uniwersytetu Princeton . Notacja IS☉IS zawiera symbol słońca.
  • WISPR (Wide-Field Imager for Solar PRObe) to system teleskopowy do obserwacji korony i wewnętrznej heliosfery. Ma wykrywać wstrząsy, fale i inne struktury wiatru słonecznego i czynić je widocznymi. Głównym naukowcem jest Russell Howard, Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej .
  • SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation) to trio liczników cząstek do określania prędkości, gęstości / natężenia przepływu i temperatury elektronów, protonów i jąder helu, najczęstszych cząstek w heliosferze. Głównym naukowcem jest Justin Kasper z University of Michigan / Smithsonian Astrophysical Observatory .

Kolejne zadanie badawcze to: Heliospheric Origins with Solar Probe Plus (HeliOSPP). Głównym naukowcem jest Marco Velli (Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles).

Budowa i testowanie

Orbita sondy Parker Solar Probe

Instrumenty sondy zostały dostarczone w 2017 roku, a cała sonda została poddana intensywnym testom latem 2017 roku. Jesienią 2017 roku sonda została dostarczona do Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda . Po dalszych testach została przetransportowana samolotem na miejsce startu na Florydzie 2 kwietnia 2018 roku.

zaczynać

Start sondy kosmicznej na Przylądku Canaveral był pierwotnie zaplanowany na 11 sierpnia 2018 r., ale musiał zostać przełożony o jeden dzień z powodu problemów technicznych (ciśnienie helu). Okno startowe było otwarte od 12 do 23 sierpnia 2018 roku. Wystrzelenie odbyło się ostatecznie 12 sierpnia 2018 r. o 07:31 UTC (3:31 czasu lokalnego EDT) z Delta IV Heavy i masą startową 685 kg. Kurs początkowo prowadził do Wenus, a po łącznie siedmiu przelotach na Wenus powinien po raz pierwszy osiągnąć swój punkt najbliżej Słońca 24 grudnia 2024 roku.

kierunek

Pierwszy przelot Wenus miał miejsce 3 października 2018 roku. Trzy miesiące po starcie osiągnęła pierwsze peryhelium w odległości 35 promieni słonecznych od centrum Słońca. Komunikacja z sondą nie jest możliwa podczas peryhelium, dane zebrane w tym czasie mogą być ponownie wysłane jedynie w większej odległości od słońca. Wraz z kolejnymi manewrami manewrów na Wenus, Parker Solar Probe przenosi dodatkową energię orbitalną na Wenus, co oznacza, że ​​peryhelium jest zawsze bliżej powierzchni Słońca. Po siódmym przejściu sonda Parker Solar Probe zbliża się do powierzchni Słońca na odległość do 8,5 promienia słonecznego (około 5,9 miliona km) w peryhelium. Prędkość heliocentryczna sondy osiąga wtedy 200 km/s. Ta końcowa orbita ma aphelium 0,73 j.a. z nachyleniem 3,4° do ekliptyki i okresem orbitalnym wynoszącym 88 dni. Czas trwania misji ustalono na 24 orbity wokół Słońca i do 2025 roku, czyli około siedmiu lat ziemskich.

  • 3 października 2018, 08:44 UTC: Pierwszy przelot Wenus, już na pierwszym skrzyżowaniu orbity Wenus, która jest najbliższą planetą od Ziemi do wewnątrz. W ten sposób sonda została zahamowana i znalazła się na ekscentrycznej orbicie bliżej Słońca.
  • Listopad 2018: Pierwsze peryhelium (punkt najbliżej Słońca) po ukończeniu pierwszej półelipsy o promieniu 35,7 R S w odległości około 0,16 AU. Tutaj, ze względu na przyciąganie Słońca, sonda osiągnęła najwyższą prędkość orbitalną swojej pierwszej orbity.
  • 1 września 2019 około 05:50 UTC: Trzecie peryhelium w przybliżeniu w tej samej odległości co pierwsze.

Zgodnie z grafiką orbit JHU-APL, średnica dużej elipsy orbity początkowo nadal ma około 85% tego samego wymiaru co prawie kołowa orbita Wenus. Zgodnie z trzecim prawem Keplera sonda ma krótszy czas orbitalny niż Wenus, ale także niższą średnią prędkość.

W trakcie kolejnych sześciu przelotów przez Wenus elipsa orbity sondy ma się zmniejszyć (do około 50% średnicy orbity Wenus) i bardziej ekscentryczna. Aphel zaangażował się z zewnątrz w rejon sieci Wenus, Perihel jeszcze bliżej słońca i osiągnął pierwsze minimum na 8,86 R S.

Na trzech ostatnich orbitach z czasem orbitalnym 88 dni, sonda słoneczna powinna zbliżyć się do Słońca na odległość 9 R S , co odpowiada 6,16 mln kilometrów i około jednej siódmej minimalnej odległości poprzedniego rekordzisty Heliosa. Aktualna prędkość powinna wtedy wynosić około 690 000 km/h lub 190 km/s w punkcie najbliższym słońcu (peryhelium).

Zobacz też

linki internetowe

Commons : Parker Solar Probe  - kolekcja zdjęć, filmów i plików audio

puchnąć

  1. ↑ a b NASA wysyła sondę kosmiczną na Słońce , Frankfurter Allgemeine Zeitung , 12 sierpnia 2018 r.
  2. ^ Rob Garner: Sonda słoneczna Parker raportuje dobry stan po bliskim podejściu do energii słonecznej. 7 listopada 2018, dostęp 24 września 2019 .
  3. ↑ a b timeline. JHU / APL, dostęp 19 grudnia 2019 r .
  4. ↑ Jan Mahn: NASA zmienia nazwę pierwszej misji słonecznej. W: heise online. Heise Zeitschriften Verlag, 1 czerwca 2017, dostęp 9 sierpnia 2018 .
  5. ↑ NASA (red.): Parker Solar Probe; Misja dotykania słońca . ( jhuapl.edu [PDF]).
  6. ↑ Dave McComas: Raport o stanie sondy słonecznej. (PDF; 1,5 MB) (Nie jest już dostępny online.) 2 marca 2004, poprzednio w oryginale ; dostęp 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim).  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )  Info: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Toter Link / parkersolarprobe.gsfc.nasa.gov  
  7. ^ Historia misji. (Już niedostępny online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; dostęp 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim).  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )@1@2Szablon: Toter Link / parkersolarprobe.jhuapl.edu
  8. ↑ Zdjęcia z sondy słonecznej: raport zespołu ds. definicji nauki i technologii. JHU / APL, wrzesień 2005, dostęp 1 lutego 2010 (j. angielski).
  9. ^ Historia misji. (Już nie dostępne online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; dostęp 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim).  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )  Info: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Toter Link / parkersolarprobe.jhuapl.edu  
  10. ↑ Przegląd misji. (Już nie dostępne online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; udostępniono 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim): „chronione przez osłonę termiczną z kompozytu węglowego, która musi wytrzymać do 2600 stopni Fahrenheita”
  11. ↑ Kompozycji. (Już niedostępny online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; dostęp 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim).  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )  Info: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Toter Link / parkersolarprobe.jhuapl.edu  
  12. ↑ animacja. (Już nie dostępne online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; dostęp 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim).  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )  Info: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Toter Link / parkersolarprobe.jhuapl.edu  
  13. ^ NASA: Misja NASA dotykająca słońca przybywa w stanie słonecznym. 6 kwietnia 2018, dostęp 9 maja 2018 .
  14. ↑ Start pierwszej sondy do atmosfery słonecznej przełożony . Rhein-Neckar-Zeitung , 11 sierpnia 2018 r.
  15. ↑ JHUAPL: Parker Solar Probe: Misja. Dostęp 12 sierpnia 2018 r .
  16. ↑ Stephen Clark: Delta 4-Heavy wybrana do uruchomienia sondy słonecznej , dostęp 3 maja 2015 r. (w języku angielskim).
  17. ↑ Przegląd misji. (Już nie dostępne online.) JHU / APL, dawniej w oryginale ; udostępniono 1 lutego 2010 r. (w języku angielskim): „Przy najbliższym zbliżeniu sonda słoneczna przeskoczy obok Słońca z prędkością 125 mil na sekundę”
  18. ↑ Sonda słoneczna Parker kończy trzecie zbliżenie się do Słońca. NASA, 3 września 2019, dostęp 5 września 2019 .