STEREO- STEREO

STEREO
Einsatz von STEREO-Raumfahrzeugplatten (Crop).jpg
Illustration eines STEREO-Raumschiffs während des Einsatzes von Solarzellen
Missionstyp Sonnenbeobachtung
Operator NASA
COSPAR-ID STEREO-A: 2006-047A
STEREO-B: 2006-047B
SATCAT- Nr. STEREO-A: 29510
STEREO-B: 29511
Webseite http://stereo.gsfc.nasa.gov/
http://stereo.jhuapl.edu/
Missionsdauer
  • Geplant: 2 Jahre
  • STEREO-A abgelaufen: 14 Jahre, 10 Monate, 22 Tage
  • STEREO-B-Finale: 9 Jahre, 10 Monate, 27 Tage
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Hersteller Labor für angewandte Physik der Johns Hopkins University
Startmasse 619 kg (1.364 lb)
Trockenmasse 547 kg (1.206 lb)
Maße 1,14 × 2,03 × 6,47 m
3,75 × 6,67 × 21,24 Fuß
Leistung 475 W
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 26. Oktober 2006, 00:52  UTC ( 2006-10-26UTC00:52 )
Rakete Delta II 7925-10L
Startplatz Cape Canaveral SLC-17B
Auftragnehmer United Launch Alliance
Ende der Mission
Letzter Kontakt STEREO-B: 23. September 2016
Bahnparameter
Referenzsystem Heliozentrisch
Zeitraum STEREO-A: 346 Tage
STEREO-B: 388 Tage
←  Hinode
MMS  →
 

STEREO ( Solar Terrestrial Relations Observatory ) ist eine Sonnenbeobachtungsmission . Zwei nahezu identische Raumschiffe wurden 2006 in Umlaufbahnen um die Sonne geschossen, wodurch sie der Erde jeweils weiter vorausziehen bzw. nach und nach hinter sie fallen. Dies ermöglichte eine stereoskopische Abbildung der Sonne und Sonnenphänomene wie koronale Massenauswürfe .

Der Kontakt zu STEREO-B ging 2014 verloren, nachdem ein unkontrollierter Spin eingetreten war, der verhinderte, dass seine Solarmodule genug Strom erzeugen, aber STEREO-A ist immer noch in Betrieb.

Missionsprofil

Dieses Einführungsvideo zeigt die Standorte von STEREO und zeigt ein simultanes Bild der gesamten Sonne.
Animation der Flugbahn von STEREO
Um die Sonne
Relativ zu Sonne und Erde
  STEREO-A

  STEREO-B   Erde

  Sonne

Die beiden STEREO-Raumsonden wurden am 26. Oktober 2006 um 00:52 UTC von der Startrampe 17B der Cape Canaveral Air Force Station in Florida mit einer Delta II 7925-10L-Trägerrakete in hoch elliptische geozentrische Umlaufbahnen gestartet . Das Apogäum erreichte die Umlaufbahn des Mondes. Am 15. Dezember 2006, auf der fünften Umlaufbahn, schwang das Paar für eine Schwerkraftunterstützung am Mond vorbei . Da sich die beiden Raumschiffe in leicht unterschiedlichen Bahnen befanden, wurde das Raumschiff "voraus" (A) auf eine heliozentrische Umlaufbahn innerhalb der Erdumlaufbahn ausgeworfen , während das Raumschiff "hinter" (B) vorübergehend in einer hohen Erdumlaufbahn blieb. Die Raumsonde B traf am 21. Januar 2007 auf derselben Umlaufbahn erneut auf den Mond und wurde aus der Erdumlaufbahn in entgegengesetzter Richtung zu Raumsonde A ausgeworfen. Raumsonde B trat in eine heliozentrische Umlaufbahn außerhalb der Erdumlaufbahn ein. Raumschiff A braucht 347 Tage für eine Umdrehung der Sonne und Raumschiff B braucht 387 Tage. Der Winkel von Raumsonde A/Sonne/Erde wird um 21,650 ° pro Jahr zunehmen. Der Winkel von Raumsonde B/Sonne/Erde wird sich um –21,999° pro Jahr ändern. Angesichts der Länge der Erdumlaufbahn von etwa 940 Millionen Kilometern haben beide Raumfahrzeuge in einem rotierenden geozentrischen Bezugssystem, in dem die Sonne immer in der gleichen Richtung steht, eine Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 1,8 km/s, aber die Geschwindigkeit variiert erheblich je nachdem, wie nah sie ihrem jeweiligen Aphel oder Perihel sind (sowie von der Position der Erde). Ihre aktuellen Standorte werden hier angezeigt .

Im Laufe der Zeit trennten sich die STEREO-Raumsonden weiterhin mit einer kombinierten Rate von etwa 44° pro Jahr voneinander. Es gab keine endgültigen Positionen für das Raumfahrzeug. Sie erreichten am 24. Januar 2009 eine 90°-Trennung, eine Bedingung, die als Quadratur bekannt ist . Dies war von Interesse, da die Massenauswürfe, die von einem Raumfahrzeug von der Seite am Rand gesehen werden, möglicherweise von den in-situ- Teilchenexperimenten des anderen Raumfahrzeugs beobachtet werden können. Als sie Ende 2009 die Lagrange-Punkte L 4 und L 5 der Erde passierten , suchten sie nach Lagrange-Asteroiden (Trojaner) . Am 6. Februar 2011 waren die beiden Raumsonden exakt 180° voneinander entfernt, sodass erstmals die gesamte Sonne auf einmal zu sehen war.

Selbst wenn der Winkel zunimmt, lieferte die Hinzufügung einer erdbasierten Ansicht, z. B. vom Solar Dynamics Observatory , noch mehrere Jahre lang Vollsonnenbeobachtungen. Im Jahr 2015 ging der Kontakt für mehrere Monate verloren, als die Raumsonde STEREO hinter der Sonne vorbeiflog. Dann begannen sie, sich der Erde wieder zu nähern, mit der größten Annäherung irgendwann im Jahr 2023. Sie werden nicht wieder in die Erdumlaufbahn eingefangen.

Kontaktverlust mit STEREO-B

Am 1. Oktober 2014 ging der Kontakt zu STEREO-B während eines geplanten Resets verloren, um die Automatisierung des Schiffes in Erwartung der oben erwähnten solaren "Konjunktion" zu testen. Das Team dachte ursprünglich, dass sich das Raumschiff zu drehen begonnen hatte, wodurch die Energiemenge verringert wurde, die von den Sonnenkollektoren erzeugt werden konnte. Eine spätere Analyse der empfangenen Telemetrie ergab, dass sich das Raumfahrzeug in einer unkontrollierten Drehung von etwa 3° pro Sekunde befand; dies war zu schnell, um sofort mit seinen Reaktionsrädern korrigiert zu werden , die übersättigt werden würden.

Die NASA nutzte ihr Deep Space Network , zuerst wöchentlich und später monatlich, um zu versuchen, die Kommunikation wiederherzustellen.

Nach 22 Monaten Stille wurde der Kontakt am 21. August 2016 um 22:27 UTC wiederhergestellt, als das Deep Space Network für 2,4 Stunden eine Sperre von STEREO-B herstellte.

Die Ingenieure planten, Software zur Reparatur des Raumfahrzeugs zu entwickeln und zu entwickeln, aber sobald der Computer hochgefahren war, waren nur etwa 2 Minuten zum Hochladen des Fixes erforderlich, bevor STEREO-B wieder in den Fehlermodus wechselte. Während das Raumfahrzeug zum Zeitpunkt des Kontakts strompositiv war, würde seine Ausrichtung weiter driften und die Energieniveaus sinken. Es wurde eine Zwei-Wege-Kommunikation hergestellt, und für den Rest des Augusts und Septembers wurden Befehle gesendet, um mit der Bergung des Raumfahrzeugs zu beginnen.

Sechs Kommunikationsversuche zwischen dem 27. September und dem 9. Oktober 2016 schlugen fehl, und nach dem 23. September wurde keine Trägerwelle mehr erkannt abnehmend. Als sich STEREO-B auf seiner Umlaufbahn bewegte, hoffte man, dass seine Sonnenkollektoren wieder genug Energie zum Laden der Batterie erzeugen könnten.

Vier Jahre nach dem ersten Kontaktverlust stellte die NASA mit Wirkung vom 17. Oktober 2018 die regelmäßigen Bergungsarbeiten ein.

Missionsvorteile

Der Hauptvorteil der Mission waren stereoskopische Bilder der Sonne. Mit anderen Worten, da sich die Satelliten an verschiedenen Punkten entlang der Erdumlaufbahn befinden, aber von der Erde entfernt sind, können sie Teile der Sonne fotografieren, die von der Erde aus nicht sichtbar sind. Dies ermöglicht es NASA-Wissenschaftlern, die gegenüberliegende Seite der Sonne direkt zu überwachen, anstatt die Aktivität auf der anderen Seite aus Daten abzuleiten, die aus der Sicht der Erde auf die Sonne gewonnen werden können. Die Stereo - Satelliten hauptsächlich die andere Seite für Monitor koronalen Masseauswürfe  - massive Ausbrüche von Sonnenwind , Sonnen Plasma , und magnetische Felder , die manchmal in dem Raum ausgestoßen werden.

Da die Strahlung von koronalen Massenauswürfen oder CMEs die Kommunikation der Erde, Fluggesellschaften, Stromnetze und Satelliten stören kann, haben genauere Vorhersagen von CMEs das Potenzial, Betreiber dieser Dienste besser zu warnen. Vor STEREO war die Detektion von Sonnenflecken , die mit CMEs auf der anderen Seite der Sonne verbunden sind, nur mit Hilfe der Helioseismologie möglich , die nur niedrig aufgelöste Karten der Aktivität auf der anderen Seite der Sonne liefert. Da sich die Sonne alle 25 Tage dreht, waren Details auf der anderen Seite vor STEREO tagelang für die Erde unsichtbar. Der Zeitraum, in dem die Rückseite der Sonne zuvor unsichtbar war, war ein Hauptgrund für die STEREO-Mission.

Die Wissenschaftlerin des STEREO-Programms Madhulika Guhathakurta erwartete mit dem Aufkommen konstanter 360° -Ansichten der Sonne "große Fortschritte" in der theoretischen Sonnenphysik und der Weltraumwettervorhersage. Die Beobachtungen von STEREO fließen in Vorhersagen der Sonnenaktivität für Fluggesellschaften, Energieunternehmen, Satellitenbetreiber und andere ein.

STEREO wurde auch verwendet, um 122 verdunkelnde Doppelsterne zu entdecken und Hunderte weiterer veränderlicher Sterne zu studieren . STEREO kann bis zu 20 Tage lang denselben Stern betrachten.

Am 23. Juli 2012 stand STEREO-A dem Sonnensturm von 2012 im Weg , der ähnlich stark wie das Carrington Event war . Seine Instrumentierung war in der Lage, eine beträchtliche Menge an Daten über das Ereignis zu sammeln und weiterzugeben. STEREO-A wurde durch den Sonnensturm nicht beschädigt.

Wissenschaftliche Instrumentierung

Instrumentenstandorte auf STEREO

Jedes der Raumfahrzeuge trägt Kameras, Teilchenexperimente und Radiodetektoren in vier Instrumentenpaketen:

  • Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) verfügt über fünf Kameras: einen Extrem-Ultraviolett-Imager (EUVI) und zwei Weißlicht- Coronagraphen (COR1 und COR2). Diese drei Teleskope werden gemeinsam als Sun Centered Instrument Package oder SCIP bezeichnet. Sie bilden die Sonnenscheibe und die innere und äußere Korona ab . Zwei weitere Teleskope, Heliosphären-Imager (HI1 und HI2), bilden den Raum zwischen Sonne und Erde ab. Der Zweck von SECCHI besteht darin, die 3-D-Entwicklung koronaler Massenauswürfe während ihrer gesamten Reise von der Sonnenoberfläche durch die Korona und das interplanetare Medium bis zu ihrem Einschlag auf die Erde zu untersuchen. Der Hauptermittler für SECCHI war Russell Howard.
  • In-situ-Messungen von Partikeln und CME-Transienten (IMPACT) , um energetische Partikel , die dreidimensionale Verteilung von Sonnenwind-Elektronen und das interplanetare Magnetfeld zu untersuchen. Janet Luhmann war die Hauptprüferin für IMPACT.
  • PLAsma und SupraThermal Ion Composition (PLASTIC) unter der Leitung von Antoinette Galvin , um die Plasmaeigenschaften von Protonen , Alphateilchen und Schwerionen zu untersuchen .
  • STEREO/WAVES (SWAVES) ist ein Radio-Burst-Tracker zur Untersuchung von Funkstörungen, die von der Sonne zur Erdumlaufbahn wandern . Jean Louis Bougeret war Hauptermittler für SWAVES, zusammen mit Co-Ermittler Michael Kaiser.

Subsysteme von Raumfahrzeugen

Jedes STEREO-Raumschiff hatte eine Trockenmasse von 547 kg (1.206 lb) und eine Startmasse von 619 kg (1.364 lb). In ihrer verstauten Konfiguration hatte jede eine Länge, Breite und Höhe von 2,0 × 1,2 × 1,1 m (6,67 × 4,00 × 3,75 ft). Beim Einsatz der Solaranlage vergrößerte sich seine Breite auf 6,5 m (21,24 ft). Mit allen ausgefahrenen Instrumentenauslegern und Antennen betragen seine Abmessungen 7,5 × 8,7 × 5,9 m (24,5 × 28,6 × 19,2 ft). Die Sonnenkollektoren können durchschnittlich 596 Watt Strom produzieren, und das Raumfahrzeug verbraucht durchschnittlich 475 Watt.

Die STEREO-Raumsonden sind 3-Achsen-stabilisiert und verfügen jeweils über eine primäre und eine Backup- Miniatur-Trägheitsmesseinheit (MIMU) von Honeywell . Diese messen Änderungen der Fluglage eines Raumfahrzeugs, und jede MIMU enthält drei Ringlasergyroskope , um Winkeländerungen zu erkennen. Zusätzliche Lageinformation wird durch den zur Verfügung gestellt Star Tracker und das SECCHI Führers Teleskop.

Die Bordcomputersysteme von STEREO basieren auf dem Integrated Electronics Module (IEM), einem Gerät, das die wichtigsten Avionik in einer einzigen Box vereint . Jedes Einzelstrang-Raumfahrzeug trägt zwei CPUs, eine für die Befehls- und Datenverarbeitung und eine für die Führung und Steuerung. Beide sind strahlungsgehärtete 25- MHz IBM RAD6000 Prozessoren, basierend auf POWER1 CPUs (Vorgänger des Chips PowerPC gefunden in älteren Macintoshes ). Die nach aktuellen Personalcomputerstandards langsamen Computer sind typisch für die Strahlungsanforderungen, die bei der STEREO-Mission erforderlich sind.

STEREO führt auch Actel- FPGAs mit dreifacher modularer Redundanz zur Strahlungshärtung. Die FPGAs enthalten die Soft-Mikroprozessoren P24 MISC und CPU24 .

Zur Datenspeicherung trägt jedes Raumschiff einen Solid-State- Recorder, der jeweils bis zu 1 Gigabyte speichern kann  . Sein Hauptprozessor sammelt und speichert auf dem Rekorder Bilder und andere Daten von STEREO-Instrumenten, die dann zur Erde zurückgesendet werden können. Die Raumsonde hat eine X-Band- Downlink-Kapazität zwischen 427 und 750  kbit/s .

Galerie

Siehe auch

Verweise

Externe Links