OBRAZ (statek kosmiczny) - IMAGE (spacecraft)

OBRAZ
	Schemat statku kosmicznego IMAGE
Nazwy	Imager dla Magnetopause-to-Aurora Global Exploration ; Explorer 78
Typ misji	Fizyka magnetosfery
Operator	NASA / Laboratorium Fizyki Stosowanej Goddarda ;
ID COSPAR	2000-017A
SATCAT nr.	26113
Strona internetowa	pluto .space .swri .edu / IMAGE / ; obraz .gsfc .nasa .gov
Czas trwania misji	Planowany: 2 lata ; Finał: 5 lat, 8 miesięcy, 22 dni
Właściwości statku kosmicznego
Producent	Lockheed Martin Missiles & Space ; Southwest Research Institute
Rozpocznij masę	494 kg (1089 funtów)
Masa ładunku	210 kg (463 funtów)
Wymiary	Autobus: 2,25 × 1,52 m (7,4 × 5,0 stóp) ; Rozmieszczenie: 504 × 22 m (1652 × 71 stóp)
Moc	286 watów ( panele słoneczne GaAs , akumulatory Super NiCd )
Początek misji
Data uruchomienia	25 marca 2000, 20:34:43.929 UTC
Rakieta	Delta II 7326-9,5 #277
Uruchom witrynę	Vandenberg SLC-2W
Kontrahent	Usługi startowe Boeinga
Koniec misji
Sprzedaż	Utracono kontakt
Ostatni kontakt	18 grudnia 2005, 07:39 UTC
Parametry orbitalne
System odniesienia	Geocentryczny
Reżim	Polarny
Półoś wielka	29 880 km (18 567 mil)
Ekscentryczność	0,75308
Wysokość perygeum	1000 km (621 mil)
Wysokość apogeum	46,004 km (28 586 mil)
Nachylenie	90,01°
Okres	856 minut
RAAN	192,74°
Argument perygeum	319,86°
Epoka	25 marca 2000, 16:30:34 UTC
RPI
Instrumenty
RPI	Plazmowa kamera radiowa
LENA	Niskoenergetyczna naświetlarka do neutralnych atomów
MENA	Neutralny aparat do obrazowania atomów o średniej energii
HENA	Wysokoenergetyczna naświetlarka z neutralnym atomem
FUV	Dalekiego ultrafioletu Imager
EUV	Ekstremalnie ultrafioletowe urządzenie do obrazowania
	Program odkrywców ← BEZPIECZNIK HETE-2 →

IMAGE ( Imager dla magnetopauzy do Aurora Globalnego Exploration ) jest NASA Średni Explorers misja, którą badał globalną odpowiedź Ziemi „s magnetosfery na zmiany wiatru słonecznego . Uważano, że zaginął, ale od sierpnia 2018 r. Można go odzyskać. Został wystrzelony 25 marca 2000 r. przez rakietę Delta II z Vandenberg AFB podczas dwuletniej misji. Prawie sześć lat później niespodziewanie zaprzestał działalności w grudniu 2005 r. podczas przedłużonej misji i został uznany za zaginiony. Statek kosmiczny był częścią programu Sun-Earth Connections NASA , a podczas jego eksploatacji opublikowano ponad 400 artykułów naukowych w recenzowanych czasopismach wykorzystujących jego dane. Posiadał specjalne kamery, które zapewniały różne przełomy w zrozumieniu dynamiki plazmy wokół Ziemi. Głównym badaczem był Jim Burch z Southwest Research Institute .

W styczniu 2018 roku amatorski satelita śledzący odkrył, że przesyła niektóre sygnały z powrotem na Ziemię. NASA podjęła próby komunikacji ze statkiem kosmicznym i określenia jego statusu ładunku, ale musiała wyśledzić i dostosować stary sprzęt i oprogramowanie do obecnych systemów. 25 lutego kontakt z IMAGE został ponownie utracony, ale został ponownie nawiązany 4 marca 2018 r. Sygnał zniknął ponownie 5 sierpnia 2018 r. Trwają wysiłki naprawcze i jeśli się powiedzie, NASA może zdecydować o sfinansowaniu wznowionej misji.

Przegląd

IMAGE był pierwszym statkiem kosmicznym poświęconym obrazowaniu magnetosfery Ziemi . Obraz był statek kosmiczny opracowany przez średniej klasy Explorers programu (MIDEX), i był to pierwszy statek kosmiczny przeznaczony do obserwacji magnetosfery Ziemi, tworząc kompleksowe globalne obrazy z osocza w wewnętrznej magnetosfery. Statek IMAGE został umieszczony na orbicie około 1 000 x 46 000 km wokół Ziemi, z nachyleniem 90° (przelot nad biegunami ) i okresem 14,2 godziny.

Pozyskiwanie obrazów co 2 minuty w długościach fal niewidocznych dla ludzkiego oka umożliwiło szczegółowe zbadanie interakcji wiatru słonecznego z magnetosferą oraz reakcji magnetosfery podczas burzy magnetycznej . Ze swojej odległej orbity statek kosmiczny wyprodukował bogactwo obrazów niewidocznego wcześniej obszaru przestrzeni w wewnętrznej magnetosferze, przekraczając wszystkie jego cele naukowe. Starszy przegląd z 2005 r., tuż przed jego utratą, opisał misję jako „niezwykle produktywną”, po potwierdzeniu kilku teoretycznych przewidywań (np. pióropusze plazmasfery , wstrzykiwanie prądu pierścieniowego przed północą i ciągłe ponowne połączenie przeciwrównoległe), odkryto wiele nowych i nieprzewidziane zjawiska (np. ramiona plazmosfery, podzórzowe łuki protonowe i wtórny międzygwiazdowy strumień neutralnych atomów) i odpowiedział na szereg nierozstrzygniętych pytań dotyczących obszaru źródłowego promieniowania kontinuum kilometrowego, roli impulsów ciśnienia wiatru słonecznego w wypływie jonosferycznym oraz związek między zorzami protonowymi i elektronowymi podczas podburz. Kiedy statek kosmiczny zamilkł w grudniu 2005 roku, zatwierdzono już przedłużenie misji do 2010 roku.

Koszty IMAGE szacowane są na 132 miliony USD , wliczając w to statek kosmiczny, instrumenty, pojazd startowy i operacje naziemne.

Ładunek

Jego ładunek naukowy składa się z trzech zestawów instrumentów :

Aparaty do obrazowania energetycznych atomów neutralnych (LENA, MENA, HENA) — instrumenty te wykorzystują atomy wodoru, helu i tlenu w egzosferze do tworzenia obrazów i określania właściwości ich jonów macierzystych o niskiej, średniej i wysokiej energii. HENA, High Energy Neutral Atom imager jest zmodyfikowaną wersją czujnika MIMI/INCA (Magnetospheric Imaging Instrument/Ion and Neutral Camera), który był używany podczas misji Cassini–Huygens .
Kamery ultrafioletowe (FUV i EUV) — Kamery ultrafioletowe (EUV) wykrywają światło z atomów helu w plazmosferze Ziemi . Far Ultraviolet (FUV) kamera wykorzystuje trzy czujniki do wizerunku zorze w różnych długościach fali i zmierzyć rozkład różnych jonów.
Radio Plasma Imager (RPI) — ten instrument wykorzystuje impulsy fal radiowych do obrazowania całej objętości pola magnetycznego Ziemi. Dzięki antenie o długości 502 metrów wysyła serię fal radiowych, które odbijają się od chmur naładowanych cząstek między zewnętrzną granicą plazmasfery, aż do granicy, gdzie ziemskie pole magnetyczne jest uderzane przez wiatr słoneczny . RPI mierzy również naturalnie występujące fale plazmowe w lokalizacji statku kosmicznego.

Centralny procesor danych oprzyrządowania (CIDP) oraz podsystem zarządzania danymi i poleceniami (główny komputer pokładowy) zbudowano w oparciu o sprawdzone w praktyce procesory awioniki IBM RAD6000 .

Strata

18 grudnia 2005 satelita nie nawiązał oczekiwanego kontaktu o 16:20 UTC. Wcześniejszy kontakt zakończył się pomyślnie o 07:39 tego samego dnia bez żadnych oznak kłopotów. W ciągu następnych dni i tygodni wysyłano „na ślepo” polecenia resetowania nadajnika, zmiany anten i innych prób ponownego nawiązania kontaktu ze statkiem kosmicznym, ale nie odebrano żadnego sygnału (nawet niemodulowanej fali nośnej ). Wysiłki naprawcze obejmowały użycie różnych anten DSN , użycie stacji naziemnych innych niż NASA w przypadku systematycznego błędu DSN, nie wysyłanie poleceń przez kilka dni w celu uruchomienia 72-godzinnego timera watchdog , zwiększenie mocy nadawania w przypadku nieprawidłowego ustawienia anteny, oraz obserwacje optyczne i radarowe satelity w celu wykrycia szczątków, zmiany prędkości wirowania lub zmiany orbity wskazującej na kolizję lub inne uszkodzenia.

Statek kosmiczny otrzymał również polecenie, aby nieznacznie zwiększyć prędkość wirowania i asymetrycznie włączyć grzałki. Gdyby były obserwowane, wskazywałoby to, że może odbierać polecenia, ale nie nadawać. Nie zaobserwowano żadnej zmiany, a analiza wykazała później, że zmiana temperatury byłaby niewykrywalna. Próba obserwowania temperatury statku w celu ustalenia, czy jest on całkowicie martwy, czy też zużywa energię oczekiwaną w trybie awaryjnym, nie była jednoznaczna.

Dokładna analiza awarii wykazała, że wśród prawdopodobnych przyczyn nagłej dwukierunkowej utraty komunikacji, konwerter mocy półprzewodnikowej (SSPC) dla transpondera miał między innymi „natychmiastowe wyłączenie” w odpowiedzi na duży prąd (100 A ) zwarcie . Krytycznie takie wyłączenie nie zostało odnotowane w wyjściu telemetrycznym zasilacza i brak ten nie został udokumentowany. Ponieważ nie było to udokumentowane, sprzęt i oprogramowanie statku kosmicznego nie umożliwiały próby zresetowania SSPC, jeśli podałoby dobry stan. Spowodowałoby to zaobserwowane objawy: brak łączności radiowej z najwyraźniej nieuszkodzonym statkiem kosmicznym.

Chociaż takie zwarcie byłoby prawie niemożliwe bez śmiertelnego uszkodzenia statku kosmicznego, wyłączenie może być fałszywie wywołane przez pojedyncze zdarzenie wywołane promieniowaniem . sposób wysłania takiego polecenia, ani nie był wbudowany.

Ten sam problem z tym samym modelem zasilania dotknął satelity EO-1 i WMAP (uruchomione po IMAGE), ale udało im się odzyskać.

W styczniu 2006 r. NASA ogłosiła zakończenie misji, oświadczając, że „wstępna analiza wykazała, że podsystemy zasilania statku uległy awarii, co spowodowało jego utratę życia”. Mimo to nadal próbowali nawiązać kontakt. Na początku 2006 roku NASA zwołała radę ekspertów, aby dowiedzieć się, co poszło nie tak. Po kilku miesiącach stworzyli raport, w którym wysnuli teorię, że IMAGE uruchomił wyłącznik zasilania i może sam się naprawić.

Spodziewano się, że zaćmienie, gdy statek kosmiczny przeleciał przez cień Ziemi w październiku 2007 r., spowoduje wystarczająco głębokie załamanie napięcia zasilającego, które spowoduje całkowite zresetowanie magistrali, co spowoduje cykl zasilania podejrzanego źródła zasilania. skontaktować się ze statkiem po tym, jak to zaćmienie nie powiodło się.

Wysiłki naprawcze

20 stycznia 2018 IMAGE został znaleziony przez kanadyjski radioamator i satelitarny tropiciel Scott Tilley i zgłosił to do NASA. Skanował pasmo S (mikrofale) w nadziei na znalezienie satelity Zuma .

24 stycznia 2018 r. Richard Burley z NASA poinformował, że próbują nawiązać komunikację z satelitą za pomocą NASA Deep Space Network . Dwa dni później Burley poinformował, że inżynierowie z Goddard Space Flight Center pomyślnie pozyskali sygnał i 30 stycznia 2018 r. potwierdzili, że źródłem jest IMAGE. Nie wiadomo, kiedy satelita rozpoczął nadawanie, ale ponowne zbadanie starych zarejestrowanych danych Tilley i inna tropiciel satelitów Cees Bassa pokazali transmisje z tego samego satelity w październiku 2016 i maju 2017. Bassa postawił hipotezę, że chociaż zaćmienie z 2007 roku nie zdołało zresetować satelity, inny załatwił sprawę, prawdopodobnie między 2014 a 2016 rokiem.

8 lutego 2018 r. NASA opublikowała szczegółowy opis odzyskiwania satelity IMAGE. Satelita przesyłał dane wykraczające poza zwykłą telemetrię, wskazując, że niektóre z sześciu przyrządów pokładowych były nadal aktywne. Inżynierowie NASA próbują określić status satelity, ale ponieważ oprogramowanie i sprzęt używane w IMAGE Mission Operations Center zostały odrzucone i już nie istnieją, są w trakcie dostosowywania starego oprogramowania i baz danych do swoich nowoczesnych systemów i śledzenia sprzęt zastępczy.

25 lutego 2018 r. NASA ponownie straciła kontakt z satelitą, ale nie w taki sam sposób, jak w 2005 r. Richard Burley, były dyrektor misji IMAGE, stwierdził, że uważa, że istnieje problem z osią obrotu IMAGE w stosunku do jej ośrodka. wzmocnienie położenia anteny. Jeśli NASA odzyska kontrolę nad statkiem kosmicznym, a stan danych i systemów naziemnych będzie można ocenić, zdecyduje, czy może sfinansować ponowne uruchomienie misji.

4 marca 2018 r. Laboratorium Fizyki Stosowanej na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa poinformowało o wykryciu sygnału z satelity, ale był on zbyt słaby, aby go namierzyć.

9 maja 2018 Scott Tilley ponownie wykrył silny sygnał z IMAGE. Kilka godzin później inżynierowie NASA i APL namierzyli sygnał i otrzymali telemetrię. Polecenia zostały przesłane do IMAGE, ale z nieznanych powodów statek kosmiczny potwierdził otrzymanie tylko części tych poleceń.

28 sierpnia 2018 r. NASA ogłosiła, że zespół IMAGE przestał odbierać jakiekolwiek sygnały z satelity, jak wcześniej miało to miejsce zimą, i będzie nadal próbował wysyłać polecenia.

20 stycznia 2019 r. minął cały rok od daty ponownego odkrycia statku kosmicznego i od 5 sierpnia 2018 r. nie ma z nim kontaktu.

Galeria

Zdjęcia IMAGE
Montaż obrazów w fałszywych kolorach ultrafioletowej aurora australis
Obraz poświaty ultrafioletowej ze stosunkowo zimnej plazmy otaczającej Ziemię
Aurora widziany przez daleko Ultraviolet (FUV) Imager podczas imprezy Bastille Day
Obraz w fałszywych kolorach ultrafioletowych zorz z cząstek wzbudzonych zderzeniami z protonami, tzw. zorze protonowe
OBRAZ w przygotowaniu