Observatório de dinâmica solar

Observatório Solar Dynamics • SDO

Solar Dynamics Observatory
Solar Space Observatory Descrição desta imagem, também comentada abaixo Impressão artística do satélite SDO. Dados gerais
Organização NASA
Construtor Goddard Space Flight Center
Programa Viver com uma estrela
Campo Estudo do Sol
Status Operacional
Outros nomes SDO
Lançar 11 de fevereiro de 2010 em
Lançador Atlas V -401
Duração 5 anos (missão primária)
+ 5 anos de extensão
Identificador COSPAR 2010-005A
Local [1]
Características técnicas
Missa no lançamento 3.100  kg
Instrumentos de massa 270  kg
Ergols UDMH e peróxido de nitrogênio
Massa propelente 1.400  kg
Controle de atitude Estabilizado em 3 eixos
Fonte de energia Painéis solares
Energia elétrica 150 watts
Órbita
Órbita Geossíncrono
Altitude 35.800  km
Inclinação 27,89 °
Longitude 102 ° oeste
Instrumentos principais
VÉSPERA Medição de irriância em EUV
HMI Campo magnético e medição de velocidade
AIA Câmera ultravioleta

O Observatório Solar Dynamics em inglês: Solar Dynamics Observatory ( SDO ) é um observatório solar desenvolvido pela agência espacial americana NASA , que foi lançado em 11 de fevereiro de 2010. Sua missão faz parte do programa living with a star ("  Living with a star  ") é desenvolver nosso conhecimento do Sol , em particular características que afetam a Terra e seu espaço próximo. O SDO deve estudar as mudanças em sua atividade e ajudar a determinar a origem das variações na atividade do Sol para melhor antecipá-las. Para conseguir isso, os instrumentos de bordo coletam dados sobre a estrutura do campo magnético do Sol e os processos por trás do armazenamento e liberação de energia magnética.

O satélite com mais de 3 toneladas circula em uma órbita geossíncrona que lhe permite observar constantemente o Sol e transferir dados em tempo real sem ter que armazená-los. SDO possui três instrumentos a bordo. O conjunto de câmeras AIA fornece uma imagem em 10 bandas espectrais incluindo 9 no ultravioleta a cada 0,75 segundos do disco solar com um poder de resolução inferior ao segundo do arco . O instrumento EVE mede a energia solar dissipada pelo Sol no ultravioleta (0,1 a 105 n) com alta resolução espectral e temporal. O instrumento HMI mapeia a força e a direção do campo magnético solar na superfície do sol.

A missão principal é renovada após 5 anos e o SDO deve operar por 10 anos. O custo da missão principal, incluindo operações de voo, está avaliado em 850 milhões de dólares americanos .

Contexto

Histórico

Várias missões espaciais destinadas a estudar a atividade solar precedem Solar Dynamics Observatory (SDO). Podemos citar em particular o laboratório espacial Skylab , cujas tripulações realizam os primeiros estudos do Sol do espaço, a missão japonesa Yohkoh (1991), SoHO (1995), o primeiro observatório espacial a ter realizado estudos aprofundados sobre o Sun, TRACE (1998)) e TIMED (2001). Mas os instrumentos usados ​​por esses observatórios solares não permitem relacionar a evolução do campo magnético solar e as manifestações visíveis da atividade solar ( erupção solar , ejeção de massa coronal, etc.). Eles não têm uma câmera capaz de tirar fotos próximas da coroa solar em comprimentos de onda correspondentes a temperaturas que variam da cromosfera (10.000 Kelvin ) à de uma explosão solar (2 milhões de K). Para entender os processos em funcionamento, é necessário ter imagens cobrindo todo o disco solar com uma resolução de cerca de 1 segundo de arco.

O instrumento SEE a bordo do satélite TIMED da agência espacial civil americana, NASA , demonstra que o estudo da órbita terrestre da radiação ultravioleta extrema emitida pelo Sol (1-122 nanômetros) permite ter informações relevantes sobre a atividade de o sol. Uma primeira proposta de missão espacial denominada SONAR, com base na experiência adquirida com os instrumentos MDI do SoHO e a rede terrestre GONG, é proposta pelos cientistas. É uma versão revisada desse projeto, considerado já maduro, que é selecionado para se tornar a primeira missão do programa Living With a Star (LWS).

O programa Vivendo com uma Estrela

O objetivo do programa LWS é explicar cientificamente os processos relacionados à atividade solar que podem afetar nossa vida e o funcionamento da sociedade. O objetivo final é conseguir antecipar a evolução das características do meio interplanetário e do ambiente terrestre ligadas às mudanças que afetam a atividade solar, ou seja, prever a meteorologia do espaço . Este estudo científico se relaciona com a heliofísica , uma ciência que estuda o sistema formado pelo Sol, sua heliosfera e objetos que interagem notavelmente com ele. O programa LWS faz parte do programa International Living With a Star (ILSWS), que coordena o trabalho de pesquisadores e organizações responsáveis ​​pelo monitoramento do clima espacial. Várias outras missões do programa Living With a Star foram lançadas posteriormente. A segunda missão lançada em 2012 é a Van Allen Probes (RBSP) encarregada de estudar os processos de aceleração de elétrons de alta energia nos cinturões de radiação da Terra. As missões Parker (2018) e Solar Orbiter (2020) - uma missão da Agência Espacial Europeia na qual a NASA participa fornecendo instrumentos - estudam os processos de aquecimento da corona solar e aceleração do vento solar circulando em uma órbita próxima ao Sol, embora sendo amplamente separado do plano da eclíptica .

Especificações e construção do satélite (2000-2009)

Uma equipe científica foi formada em novembro de 2000 para definir os objetivos da futura missão. Produziu especificações em julho de 2001. Com base neste estudo, a NASA lançou em janeiro de 2002 uma chamada para a apresentação de propostas para a produção de instrumentos científicos. As equipes responsáveis ​​pelo desenvolvimento do HMI e do EVE foram selecionadas em agosto de 2002, enquanto a equipe responsável pelo AIA foi selecionada em novembro de 2003. O Goddard Space Flight Center , um centro de pesquisas da NASA, foi responsável pela construção do satélite. Os instrumentos são produzidos pela Stanford University ( Palo Alto ), Lockheed Martin Solar Astrophysics Laboratory (Palo Alto) e pela University of Colorado em Boulder . A construção e o teste do observatório espacial foram concluídos em junho de 2009.

Objetivos da missão SDO

O SDO deve ajudar a entender como e por que o campo magnético do Sol muda. Deve determinar como o campo magnético do Sol é gerado e qual é sua estrutura, bem como como a energia magnética armazenada é liberada na heliosfera e no ambiente espacial próximo à Terra. Os dados coletados pelo SDO e suas análises nos ajudam a prever mudanças na atividade solar que influenciam a vida na Terra e os sistemas técnicos operados pela humanidade.

SDO mede as características do Sol e da atividade solar. Os instrumentos da espaçonave observam poucas características, mas realizam muitas medições. A missão ajuda a responder às seguintes sete perguntas:

Condução da missão

SDO é lançado em 11 de fevereiro de 2010por um lançador Atlas V 401 da base do Cabo Canaveral na Flórida . O lançador injeta o observatório solar em uma órbita de transferência (8.800 km x 41.700 km com uma inclinação orbital de 28 °). Após a implantação de seus painéis solares e verificação do funcionamento de seus equipamentos, o satélite usa sua propulsão principal para ganhar sua órbita geossíncrona final (altitude 35.800 km e longitude 102 ° oeste). A missão principal é de 5 anos. Conforme previsto, é prorrogado por 5 anos.

Características técnicas do satélite

SDO é um satélite de 4,5 metros de altura, 2 metros de largura e profundidade, pesando 3,1 toneladas. A instrumentação científica representa 290  kg e o satélite carrega 1.450  kg de propelentes . O satélite está estabilizado em 3 eixos com seus instrumentos permanentemente apontados para o sol. A energia é fornecida por dois painéis solares com área de 6,5  m 2 que fornecem 1540 watts (eficiência de 16%). O excesso de energia é armazenado em acumuladores de íons de lítio com capacidade de 156 Ah . Uma vez implantados, eles aumentam a envergadura para 6,25 metros. A propulsão primária usada para colocar o satélite em órbita geossíncrona é um motor de foguete de propelente líquido Aerojet R-4D com 490 newtons de empuxo queimando uma mistura hipergólica de UDMH e peróxido de nitrogênio . Oito pequenos motores de foguete Ampac de 22 N de empuxo alimentados por 4 circuitos independentes. Eles são usados ​​para corrigir a órbita e manter a orientação do satélite. Organizados em forma piramidal, três deles são suficientes para manter a orientação. O controle de atitude usa principalmente 4 rodas de reação Goodrich fornecendo um torque de 70  N m . A orientação é determinada usando 16 sensores solares grosseiros da Adcole, um sensor solar digital (DSS) da Adcole, dois localizadores de estrelas da Galileo Avionica e uma unidade de inércia usando três giroscópios de 2 eixos de Kearfott. Coletores solares em dois conjuntos independentes de 8 detectores. No modo de orientação mais básico, apenas um desses conjuntos é suficiente para manter a orientação do satélite.

Os dados científicos são transferidos para as estações terrenas da banda Ka continuamente a uma taxa de 130 megabits / segundo. O satélite é colocado em uma órbita geossíncrona inclinada que permite a transferência quase contínua de alta velocidade dos dados coletados para uma única estação terrestre e a observação quase contínua do sol, interrompida apenas por eclipses periódicos com duração de 2 a 3 semanas durante a passagem para os equinócios . .

Instrumentos científicos

Os instrumentos científicos a bordo do SDO tornam possível:

SDO leva três instrumentos:

AIA

AIA ( Atmospheric Imaging Assembly ), permite que você tire fotos da atmosfera solar em 10 comprimentos de onda a cada 10 segundos. Essas medidas permitem estabelecer a relação entre as mudanças na superfície do Sol e na profundidade. A resolução do sensor é muito melhorada em relação aos anteriores SoHO e STEREO missões estudo de luz solar . O sensor usado pelos instrumentos AIA e HMI permite que as imagens sejam tiradas com uma resolução nativa de 4096 x 4096.

HMI

HMI ( Helioseismic and Magnetic Imager ), é um instrumento que mapeia o campo magnético e a velocidade da superfície do sol. Este é um instrumento com recursos aprimorados em comparação com o SoHO / MIDI a bordo . Produz dopplergramas diários (mapeamento das velocidades da fotosfera), fotografias filtradas em banda larga e dois tipos de magnetogramas (vetoriais ou na direção do observador). O instrumento HMI produz um terabyte de dados diários.

VÉSPERA

EVE ( Experimento de Variabilidade Ultravioleta Extrema ), mede a irradiância ultravioleta distante com precisão e frequência sem precedentes. Os dados obtidos devem permitir compreender as variações da atividade solar ao longo do tempo.

Segmento de solo

Resultados

As primeiras imagens forneceram detalhes interessantes da atividade solar. O estudo das diferenças de temperatura na superfície do Sol é estudado por meio da radiação ultravioleta.

O satélite também permite localizar vários tornados solares .

Galeria

Notas e referências

  1. o Solar Dynamics Observatory (SDO) por Pesnell e outros , p.  5
  2. The Solar Dynamics Observatory (SDO), de Pesnell et al , p.  4
  3. The Solar Dynamics Observatory (SDO), de Pesnell et al , p.  6-7
  4. (em) "  Science  " , NASA (acessado em 21 de janeiro de 2010 )
  5. (em) "  Spaceflight Now - WorldWide Launch Schedule  " (acessado em 11 de janeiro de 2010 )
  6. (in) '  Página dedicada à missão SDO  " no Portal EO , Agência Espacial Europeia (acessado em 23 de setembro de 2018 )
  7. (em) James R. O'Donnell , Kristin L. Bourkland Oscar C. Hsu et al. , "  Lançamento e comissionamento do Solar Dynamics Observatory  " , AIA ,2011, p.  1-15 ( ler online )
  8. (em) "  Especificações SDO  " , NASA (acessado em 21 de janeiro de 2010 )
  9. (em) Kristin L. Bourkland Kuo Chia- Liu et al. , "  Verification of the Solar Dynamics Observatory High Gain AntennaPointing Algorithm using Flight Data  " , x ,2011, p.  1-15 ( ler online )
  10. (in) "  instrumentos  " , NASA (acessada 21 de janeiro de 2010 )
  11. (em) "  O novo olho da NASA no sol oferece primeiras imagens impressionantes  "
  12. (em) "  Helioseismic and Magnetic Imager  " em stanford.edu (acessado em 25 de abril de 2021 )

Bibliografia

Documentos de referênciaOutros documentos da NASAResultados

Veja também

Artigos relacionados

links externos