Sluneční a heliosférická observatoř - Solar and Heliospheric Observatory

Pro jiná použití, vidět Soho (disambiguation) .

Sluneční a heliosférická observatoř (SOHO)
Kosmická loď NASA SOHO.png
Umělecký koncept SOHO
Typ mise Pozorování Slunce
Operátor ESA  / NASA
COSPAR ID 1995-065A
SATCAT č. 23726
webová stránka sohowww.nascom.nasa.gov
Délka mise Plánované 2 roky Uplynulo
25 let, 8 měsíců a 21 dní
Vlastnosti kosmických lodí
Výrobce Prostor Matra Marconiho
Spustit hmotu 1850 kg (4080 liber)
Užitečná hmotnost 610 kg (1340 liber)
Rozměry 4,3 m × 2,7 m × 3,7 m (14,1 ft × 8,9 ft × 12,1 ft)
Napájení 1500 wattů
Začátek mise
Datum spuštění 02.12.1995 (UTC) ( 1995-12-02T08Z )
Raketa Atlas IIAS AC-121
Spusťte web Mys Canaveral LC-36B
Orbitální parametry
Referenční systém Slunce – Země L 1
Režim Halo oběžná dráha
Periapsis nadmořská výška 206 448 km (128 281 mi)
Nadmořská výška 668 672 km (415 494 mi)
Epocha plánováno
Insignie mise SOHO
Odznaky sluneční soustavy ESA pro SOHO
Huygens  →
 

Solar and Heliospheric Observatory ( SOHO ) je kosmická loď postavena evropské průmyslové konsorcium vedené Matra Marconi Space (nyní Airbus Defence and Space ), který byl zahájen na Lockheed Martin Atlas II rakety AS dne 2. prosince 1995, ke studiu Slunce . Objevila také přes 4 000 komet . Normální provoz zahájil v květnu 1996. Jedná se o společný projekt Evropské vesmírné agentury (ESA) a NASA . Původně plánovaný jako dvouletá mise, SOHO pokračuje v provozu po více než 25 letech ve vesmíru ; mise byla prodloužena do konce roku 2020 s pravděpodobným prodloužením do roku 2022.

Kromě svého vědeckého poslání je hlavním zdrojem slunečních dat téměř v reálném čase pro předpověď počasí ve vesmíru . Spolu s Wind , ACE a DSCOVR je SOHO jednou ze čtyř kosmických lodí v blízkosti Země - bod Slunce L1 , bod gravitační rovnováhy umístěný přibližně 0,99 astronomických jednotek (AU) od Slunce a 0,01 AU od Země. Kromě svých vědeckých příspěvků se SOHO vyznačuje tím, že je první tříosou stabilizovanou kosmickou lodí, která používá svá reakční kola jako jakýsi virtuální gyroskop ; tato technika byla přijata po nouzové situaci na palubě v roce 1998, která téměř vyústila ve ztrátu kosmické lodi.

Vědecké cíle

Tři hlavní vědecké cíle SOHO jsou:

Obíhat

Animace pro kanceláře a domácnosti ‚s trajektorie
Polární pohled
Rovníkový pohled
   Země  ·    SOHO

Kosmická loď SOHO je na oběžné dráze kolem halo kolem Slunce - bod L1 Země , bod mezi Zemí a Sluncem, kde se rovnováha (větší) gravitace Slunce a (menší) gravitace Země rovná dostředivé síle potřebné pro objekt má na své oběžné dráze kolem Slunce stejnou oběžnou dobu jako Země, což má za následek, že objekt zůstane v této relativní poloze.

Přestože je někdy označována jako na L1, kosmická loď SOHO není přesně na L1, protože by to ztížilo komunikaci kvůli rádiovému rušení generovanému Sluncem a protože by to nebyla stabilní oběžná dráha. Spíše leží v (neustále se pohybující) rovině, která prochází L1 a je kolmá na přímku spojující Slunce a Zemi. Zůstává v této rovině a sleduje eliptickou oběžnou dráhu halo se středem kolem L1. Obíhá kolem L1 jednou za šest měsíců, zatímco samotná L1 obíhá kolem Slunce každých 12 měsíců, protože je spojena s pohybem Země. Díky tomu je SOHO neustále v dobré pozici pro komunikaci se Zemí.

Komunikace se Zemí

Za normálního provozu kosmická loď vysílá nepřetržitý datový tok fotografií a dalších měření 200 kbit/s přes pozemní stanice NASA Deep Space Network . Údaje SOHO o sluneční aktivitě se používají k předpovědi časů příletu koronární hmoty (CME) na Zemi, takže elektrické sítě a satelity mohou být chráněny před jejich škodlivými účinky. CME nasměrované k Zemi mohou produkovat geomagnetické bouře , které zase produkují geomagneticky indukované proudy , v nejextrémnějších případech vytvářejí výpadky atd.

V roce 2003 ESA hlásila poruchu krokového motoru osy Y antény , nezbytného pro nasměrování antény s vysokým ziskem a umožnění sestupu vysokorychlostních dat. V té době se předpokládalo, že anomálie antény může způsobit výpadky dat na dva až tři týdny každé tři měsíce. Inženýrům ESA a NASA se však podařilo použít antény SOHO s nízkým ziskem společně s většími 34 a 70metrovými pozemními stanicemi DSN a rozumné používání Solid State Recorder (SSR) společnosti SOHO, aby se zabránilo úplné ztrátě dat, pouze s mírně omezenými daty proudit každé tři měsíce.

Téměř ztráta SOHO

Sekvence přerušení mise SOHO začala 24. června 1998, zatímco tým SOHO prováděl sérii kalibrací a manévrů kosmických plavidel . Operace pokračovaly až do 23:16 UTC, kdy SOHO ztratil zámek na Slunci a vstoupil do nouzového režimu řízení polohy s názvem Emergency Sun Reacquisition (ESR). Tým SOHO se pokusil obnovit hvězdárnu, ale SOHO znovu vstoupil do nouzového režimu 25. června 02:35 UTC. Snahy o obnovu pokračovaly, ale SOHO vstoupil do nouzového režimu naposledy v 04:38 UTC. Veškerý kontakt se SOHO byl ztracen ve 4:43 UTC a přerušení mise začalo. SOHO se točil, ztrácel elektrickou energii a už neukazoval na Slunce.

Expertní pracovníci ESA byli okamžitě vysláni z Evropy do USA, aby řídili operace. Dny plynuly bez kontaktu ze strany SOHO. Dne 23. července Arecibo Observatory a Goldstone Solar System Radar kombinovat lokalizovat SOHO s radarem a určit jeho polohu a postoj . SOHO se blížilo své předpovězené poloze, orientovalo se svou stranou proti obvyklému přednímu panelu s optickým povrchovým reflektorem směřujícím ke Slunci a otáčelo se jednou otáčkou každých 53 sekund. Jakmile byla lokalizována SOHO, byly vytvořeny plány pro kontaktování SOHO. 3. srpna byl ze SOHO detekován nosič , první signál od 25. června. Po několika dnech nabíjení baterie byl 8. srpna proveden úspěšný pokus o modulaci telemetrie nosné a sestupné linky . Poté, co byly teploty zařízení 9. srpna downlinkovány, byla provedena analýza dat a plánování obnovy SOHO začalo vážně.

Tým pro zotavení začal přidělováním omezené elektrické energie. Poté byla stanovena anomální orientace SOHO v prostoru. Rozmrazování zmrazené palivové nádrže hydrazinu pomocí tepelných regulačních ohřívačů SOHO začalo 12. srpna Rozmrazování trubek a trysek bylo na řadě a 16. září se SOHO přeorientovalo na Slunce. Po téměř týdnu činnosti obnovy autobusů kosmických lodí a orbitální korekci manévr, autobus kosmické lodi SOHO se vrátil do normálního režimu 25. září v 19:52 UTC. Obnova nástrojů začala 5. října SUMER a skončila 24. října 1998 společností CELIAS.

Po tomto zotavení zůstal v provozu pouze jeden gyroskop a 21. prosince tento gyroskop selhal. Kontrola postoje byla provedena manuálními spouštěcími motory, které spotřebovaly 7 kg paliva týdně, zatímco ESA vyvinula nový provozní režim bez gyroskopu, který byl úspěšně implementován 1. února 1999.

Nástroje

Zmenšený model kosmické lodi sluneční a heliospherické observatoře (SOHO) v Euro Space Center v Belgii

Modul užitečného zatížení SOHO (PLM) se skládá z dvanácti nástrojů, z nichž každý je schopen nezávislého nebo koordinovaného pozorování Slunce nebo jeho částí, a některých součástí kosmických lodí. Jedná se o tyto nástroje:

  • Koronální diagnostický spektrometr ( CDS ), který měří hustotu, teplotu a proudí v koróně.
  • Charge Element and Isotope Analysis System ( CELIAS ), který studuje iontové složení slunečního větru.
  • Komplexní spolupráce analyzátoru SupraThermal a Energetic Particle ( COSTEP ), která studuje složení iontů a elektronů slunečního větru. COSTEP a ERNE jsou někdy společně označovány jako COSTEP-ERNE Particle Analyzer Collaboration ( CEPAC ).
  • Extrémní ultrafialový zobrazovací dalekohled ( EIT ), který studuje nízkou koronální strukturu a aktivitu.
  • Energetický a relativistický experiment s jádry a elektrony ( ERNE ), který studuje složení iontů a elektronů slunečního větru. (Viz poznámka výše v položce COSTEP.)
  • Globální oscilace při nízkých frekvencích ( GOLF ), které měří kolísání rychlosti celého slunečního disku za účelem prozkoumání jádra Slunce.
  • Velký úhel a spektrometrický koronograf ( LASCO ), který studuje strukturu a vývoj koróny vytvořením umělého zatmění Slunce.
  • Michelson Doppler Imager ( MDI ), který měří rychlost a magnetická pole ve fotosféře, aby se dozvěděl o konvekční zóně, která tvoří vnější vrstvu vnitřku Slunce, a o magnetických polích, která řídí strukturu koróny . MDI byl největším producentem dat o SOHO . Dva z virtuálních kanálů SOHO jsou pojmenovány pro MDI; VC2 (MDI-M) nese MDI magnetogramová data a VC3 (MDI-H) nese MDI helioseismologická data. MDI nebyl použit pro vědecké pozorování od roku 2011, kdy byl nahrazen helioseismickým a magnetickým zobrazovačem observatoře sluneční dynamiky .
  • Měření vyzařovaného slunečního ultrafialového záření ( SUMER ), které měří toky plazmy, teplotu a hustotu v koróně.
  • Anizotropie slunečního větru ( SWAN ), která využívá teleskopy citlivé na charakteristickou vlnovou délku vodíku k měření hmotnostního toku slunečního větru, mapování hustoty heliosféry a pozorování rozsáhlé struktury proudů slunečního větru.
  • UltraViolet Coronagraph Spectrometer ( UVCS ), který měří hustotu a teplotu v koróně.
  • Variabilita slunečního záření a gravitačních oscilací ( VIRGO ), která měří oscilace a sluneční konstantu celého slunečního disku a při nízkém rozlišení, opět zkoumá jádro Slunce.

Veřejná dostupnost obrázků

Pozorování některých nástrojů lze formátovat jako obrázky, z nichž většina je snadno dostupná na internetu pro veřejné nebo výzkumné účely (viz oficiální webové stránky ). Jiné, jako jsou spektra a měření částic ve slunečním větru , se k tomu tak snadno nehodí. Tyto obrázky mají vlnovou délku nebo frekvenci od optických ( Hα ) po extrémní ultrafialové (UV). Obrázky pořízené částečně nebo výhradně neviditelnými vlnovými délkami jsou zobrazeny na stránce SOHO a jinde ve falešných barvách .

Na rozdíl od mnoha vesmírných a pozemních teleskopů není programem SOHO formálně přidělen čas na pozorování návrhů na jednotlivé přístroje; zúčastněné strany se mohou obrátit na týmy přístrojů prostřednictvím e-mailu a webových stránek SOHO a požádat o čas prostřednictvím interních procesů tohoto týmu nástrojů (některé z nich jsou zcela neformální, za předpokladu, že nebudou narušena probíhající referenční pozorování). Formální proces (program „JOP“) existuje pro společné používání více nástrojů SOHO na jednom pozorování. Návrhy JOP jsou přezkoumávány na čtvrtletních setkáních vědeckého pracovního týmu (SWT) a čas JOP je přidělován na měsíčních zasedáních pracovní skupiny pro vědecké plánování. První výsledky byly prezentovány ve sluneční fyzice , svazky 170 a 175 (1997), editovali B. Fleck a Z. Švestka.

Objev komety

Tato vizualizace představuje malý vzorek 9 let komet viděných SOHO z perspektivy pozorovatele v pevném bodě nad ekliptickou rovinou se Sluncem uprostřed.
Objevy komet
Rok #
2013 213
2012 222
2011 216
2010 209

V důsledku pozorování Slunce SOHO (konkrétně nástroj LASCO ) nechtěně umožnil objev komet tím, že zablokoval sluneční záři. SOHO objevila přibližně polovinu všech známých komet, objevených za posledních 15 let více než 70 lidmi z 18 různých zemí, kteří prohledávali veřejně dostupné snímky SOHO online. SOHO objevilo do dubna 2014 více než 2700 komet s průměrnou mírou objevu jednou za 2,59 dne. V září 2015 objevila SOHO svoji 3000. kometu.

Přispěvatelé nástrojů

Institut Maxe Plancka pro výzkum sluneční soustavy přispěl k přístrojům SUMER, LASCO a CELIAS. Smithsonian Astrophysical Observatory vestavěný nástroj UVCS. Lockheed Martin Solární a Astrophysics Laboratory (LMSAL) postavil MDI nástroj ve spolupráci se solárním skupinou na Stanford University . Institut d'Astrophysique Spatiale je hlavním řešitelem golfu a ETI , s výrazným příspěvkem k SUMER. Úplný seznam všech nástrojů s odkazy na jejich domovské instituce je k dispozici na webových stránkách SOHO .

Viz také

Reference

externí odkazy