Autor Wątek: [SFN] British-built solar probe shipping to Florida launch site before Brexit  (Przeczytany 1283 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
British-built solar probe shipping to Florida launch site before Brexit deadline
October 22, 2019 Stephen Clark

The Solar Orbiter spacecraft is ready for shipment from a test center in Ottobrunn, Germany, to NASA’s Kennedy Space Center in Florida for final launch preparations. Credit: Airbus Defense and Space

The European Space Agency’s Solar Orbiter spacecraft — assembled in Britain and set for liftoff in February — has completed environmental testing in Germany and is scheduled to ride a cargo plane to NASA’s Kennedy Space Center in Florida to begin launch preparations Oct. 31, several weeks earlier than planned to avoid complications stemming from Brexit.

The robotic solar probe will be packaged inside a pristine shipping container for the trans-Atlantic flight from Germany to the Shuttle Landing Facility runway at Kennedy. Ground teams will then transport the spacecraft to the Astrotech processing facility in Titusville for final functional tests, fueling and encapsulation inside the payload shroud of a United Launch Alliance Atlas 5 rocket.

The mission is jointly managed and funded by ESA, individual European member states, and NASA, with the U.S. space agency responsible for providing a launch for Solar Orbiter.

Liftoff of the Atlas 5 with Solar Orbiter from Cape Canaveral’s Complex 41 launch pad is scheduled during a two-hour window opening at 11:27 p.m. EST (0427 GMT on Feb. 6), according to Tim Dunn, the NASA launch director for the mission.

Airbus Defense and Space built the Solar Orbiter spacecraft at the company’s facility in Stevenage, England, north of London. The spacecraft departed the Airbus factory last year to begin a year-long test series at IABG in Ottobrunn, Germany, near Munich.

Solar Orbiter recently finished testing in Germany, and engineers confirmed the spacecraft can withstand the vibrations of launch and the extreme environmental conditions of space.

Günther Hasinger, the director of science programs at ESA, said mission managers decided to ship the spacecraft from its test site in Germany to the United States before the United Kingdom’s current date to leave the European Union on Oct. 31.

“There was a worry at some point, if a hard Brexit were to happen on the 31st of October, this could actually cause some severe disturbances in terms of customs,” Hasinger said. “It was a kind of risk mitigation assessment. We said let’s ship as early as possible just to avoid any turbulence.”

Although the spacecraft is currently in Germany, much of the hardware on Solar Orbiter originated in Britain, which raises export concerns related to Brexit, officials said. The date for Brexit, and whether Britain will leave the EU with or without a withdrawal agreement, remained unclear as of Tuesday.

After launch, Solar Orbiter, or SolO, will use use gravitational assist flybys with Earth and Venus, placing the spacecraft in an orbit inside that of Mercury in 2022. Working in tandem with NASA’s Parker Solar Probe, Solar Orbiter will provide scientists will detailed measurements of the solar wind, and search for the drivers behind massive eruptions like solar flares.

“Solar Orbiter is clearly a new class in its own,” Hasinger said. “It has loads of instruments, which will go not as close as Parker Solar Probe, but quite close. Solar Orbiter will also have eyes. Parker Solar Probe can only sense and measure the plasma and the magnetic field, but Solar Orbiter also has six instruments that can really look at the sun, which is quite a challenge when you think it is reaching an environment where it’s about 600 degrees Celsius (1,100 degrees Fahrenheit). It’s like being in a pizza oven, so you have to make sure that you don’t burn the instruments.”

Parker Solar Probe , launched last year, faces much hotter conditions, where scorching temperatures would melt any camera exposed to the sun.

Artist’s concept of the Solar Orbiter spacecraft. Credit: ESA/ATG medialab

The planetary flybys will also use gravity to nudge Solar Orbiter into an inclined orbit around the sun, outside of the plane of the planets.

“One additional interesting element that has never been done before is that Solar Orbiter will be able to image the poles of the sun,” Hasinger said. “There are still mysteries around our understanding of the energy sources in the sun that produces the magnetic field and solar flares. A lot of people now think that some of the mysteries are actually hidden in the poles, which we have never seen.”

Scientists say the polar regions may also play a role in regulating the sun’s 11-year cycle.

ESA funded more than half of Solar Orbiter’s budget, and development of the mission took a few years longer than anticipated. When ESA approved the mission in 2012, Solar Orbiter was planned for launch in 2017.

The rest of the funding came from NASA and European member states, which paid for Solar Orbiter’s launch and scientific instruments.

“If you add up everything, it ends up in the 1.4 to 1.5 billion euro ($1.5 billion to $1.7 billion) range,” Hasinger said.

Before Solar Orbiter’s launch in February, ULA plans another Atlas 5 launch set for Dec. 17 carrying Boeing’s Starliner crew capsule into Earth orbit on its first unpiloted test flight to the International Space Station. The Orbital Flight Test mission, under contract to NASA, is a prerequisite for astronaut flights on the Starliner spacecraft next year.

After another round of delays, NASA Administrator Jim Bridenstine said this month that the commercial crew program is the agency’s highest priority. Until new crew capsules from Boeing and SpaceX begin flying, NASA must rely on Russian Soyuz spacecraft to ferry astronauts to and from the space station.

In an interview last week, Dunn said launching the Starliner capsule Dec. 17 and then Solar Orbiter on Feb. 5 would be a “pretty quick turnaround” for the Atlas 5 team.

But it’s doable, he said.

“ULA continues sharpening their pencils and the dates are kind of fluid right now, but they believe that they have about a week-and-half, or just under two weeks, of opportunities for Starliner and the OFT mission beginning on the 17th (of December),” Dunn said. “So they were talking, kind of in rough terms ,probably 11 opportunities, maybe the 17th through the 27th before things would then begin to put some pressure on the Solar Orbiter mission.”

Stacking of the Atlas 5 rocket for Solar Orbiter is currently scheduled for Jan. 3, Dunn said.

Solar Orbiter has 19 daily launch opportunities through Feb. 23. If the mission is not launched in February, Solar Orbiter’s next opportunity to leave Earth is in October 2020, when the Earth and Venus are again in the correct position in the solar system to enable the spacecraft’s series of planetary flybys.

If the Starliner test flight is delayed more than a couple of weeks, NASA leaders will have to decide whether to prioritize the commercial crew demonstration mission or Solar Orbiter in ULA’s launch manifest. Dunn said teams at Kennedy is providing updates on the Starliner and Solar Orbiter launch opportunities to NASA Headquarters, just in case senior agency managers prioritize one launch over the other.

In addition to the high priority assigned to NASA’s commercial crew program, Solar Orbiter’s limited planetary launch opportunities, the spacecraft’s previous delays, and the international nature of the mission could also factor in to the agency’s decision.


Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
Atlas launches Solar Orbiter mission
by Jeff Foust — February 10, 2020 [SN]

An Atlas 5 lifts off from Cape Canaveral Feb. 9 carrying the Solar Orbiter spacecraft. Credit: Jordan Sirokie

WASHINGTON — An Atlas 5 successfully launched a European-led solar science mission Feb. 9, the latest effort in what scientists are calling a “golden age” for studying the sun.

A United Launch Alliance Atlas 5 411 lifted off from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral, Florida, at 11:03 p.m. Eastern. The Solar Orbiter spacecraft separated from the Centaur upper stage nearly 53 minutes later, and the European Space Agency acquired the first signals from the spacecraft a few minutes later.

The 1,800-kilogram Solar Orbiter, built by Airbus Defence and Space for ESA, carries 10 instruments to study the sun and the environment around the spacecraft. NASA is a partner on the mission, supplying one instrument, called the Heliospheric Imager, as well as components for other instruments and the launch itself. The total mission cost is $1.5 billion, counting both ESA and NASA contributions.

Like NASA’s Parker Solar Probe, launched in August 2018, Solar Orbiter sports a sunshield to protect the spacecraft and instruments from the sun’s heat. That shield is based on the one that ESA’s BepiColombo mission to Mercury uses since the spacecraft gets to within 42 million kilometers of the sun, just inside the orbit of Mercury and not as close as Parker Solar Probe.

Scientists plan to use Solar Orbiter to answer key questions about the sun, such as the its magnetic field, the formation of the solar wind, and how solar activity like flares and coronal mass ejections affect solar weather at the Earth. “Our entire solar system is really governed by the activity that comes from the sun,” said Nicola Fox, director of NASA’s heliophysics division, at a Feb. 7 pre-launch briefing at the Kennedy Space Center.

That includes, she said, understanding solar storms and how they can pose hazards for human missions beyond Earth orbit. “As NASA moves forward to return to the moon, Mars and beyond with our Artemis program, missions like Solar Orbiter joining our fleet become really critical.”

What sets Solar Orbiter apart will be its ability to observe the poles of the sun. The spacecraft will perform a series of flybys of Venus to increase the inclination of the orbit around the sun, allowing it to see the poles of the sun. By 2025, the orbit will be inclined such that the spacecraft is at a solar latitude of 17 degrees when it makes its closest approach to the sun, rising to 33 degrees by 2029.

“For Solar Orbiter, the key thing is that it is going out of the ecliptic — that plane where the planets all orbit — to give us unprecedented views of the poles,” Fox said. The only other spacecraft to observe the poles was the ESA/NASA Ulysses mission, launched in 1990, but that spacecraft did not have a camera. “Solar Orbiter is designed to go and be able to unlock these mysteries.”

Solar Orbiter won’t be able to unlock those mysteries immediately. The spacecraft will make its first close approach to the sun, inside the orbit of Mercury, in October 2022. However, Daniel Mueller, Solar Orbiter project scientist at ESA, said the spacecraft will come about halfway between the Earth and sun in June. “That will be the first time we will actually get new and exciting data,” he said. The full mission will formally start in November 2021.

The mission is designed to last at least 10 years. During much of that mission it will coordinate its observations with the Parker Solar Probe, particularly during Parker’s close approaches to the sun that will bring it as close as 6.2 million kilometers to the sun. The two spacecraft will be able to provide complementary sets of observations.

“The two together are really perfect,” said Guenther Hasinger, ESA’s director of science. “Sometimes Parker Solar Probe flies over the surface of the sun at a certain magnetic field region, and then Solar Orbiter is watching Parker observe, and can actually connect what it sees to the magnetic field.”

The launch of Solar Orbiter is the latest in string of major milestones for the field of heliophysics, including ongoing operations of Parker Solar Probe and the completion of the Daniel K. Inouye Solar Telescope on the Hawaiian island of Maui. The National Science Foundation released Jan. 29 first images of the sun taken by that observatory, the largest in the world devoted to observing the sun, showing it’s capable of producing the highest-resolution images of the sun’s photosphere, seeing features as small as 30 kilometers across.

“It is kind of a golden age for solar physics right now,” Fox said during a Jan. 27 media teleconference about the mission. “It’s a great time to be a heliophysicist.”


Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
Atlas 5 blasts off with Solar Orbiter
February 10, 2020 William Harwood [SFN]

An Atlas 5 rocket lifted off at 11:03 p.m. EST Sunday (0403 GMT Monday) with the Solar Orbiter spacecraft. Credit: United Launch Alliance

Under a brilliant moon, a United Launch Alliance Atlas 5 rocket flashed to life and vaulted away from Cape Canaveral late Sunday, boosting the European Space Agency’s $1.5 billion Solar Orbiter probe out of Earth’s gravitational grip toward a multi-year voyage around the sun that will give scientists their first glimpse of the star’s poles.

The long-awaited mission marks “the first time that we send a satellite out to take images of the sun’s poles and in addition, getting the first ever data of the polar magnetic field,” said Daniel Mueller, ESA project scientist with the Solar Orbiter mission. “We believe this really holds the keys to unraveling the mysteries of the sun’s (11-year) activity cycle.

“We will also monitor the far side of the sun, which we cannot see from Earth, and combine that with data from satellites and ground-based telescopes to provide a full 3D view of our star. And so the orbiter is really a laboratory, we have a suite of 10 sophisticated instruments that we will (operate) together to track the evolution of eruptions on the sun from the surface out into space, all the way down to Earth.”

The Solar Orbiter mission comes a year and a half after NASA’s Parker Solar Probe was launched, a spacecraft that periodically flies through the sun’s super-heated outer atmosphere, or corona, enduring extreme temperatures that rule out the use of sun-facing cameras.

Instead, Parker’s instruments are focused on studying the sun’s complex electric and magnetic fields, the electrically charged particles making up the supersonic solar wind and the mechanisms that heat the corona to millions of degrees.

The Solar Orbiter will fly inside the orbit of Mercury in a highly elliptical orbit that will carry it within 26 million miles of the sun, facing temperatures hotter than a pizza oven. But that’s far enough out to enable cameras and telescopes, looking through “peepholes” in the spacecraft’s heat shield, to capture what should be spectacular views.

Artist’s illustration of the Solar Orbiter spacecraft flying near the sun. Credit: ESA/NASA

Along with four instruments to study the solar wind and nearby space environment, “we have six telescopes that observe the light from the sun in different parts of the rainbow spectrum,” Mueller said. “Two of those are so called coronagraphs where we block out the light of the sun itself to image the faint emission of the environment around the sun, the so called corona.

“In addition, we have these sensors that measure, for example, ions in space. Elements on the sun are not only hydrogen and helium, but also sprinkling of heavier elements like iron, oxygen, neon. We measure those at the location of the spacecraft, we really weigh the particles, but we can also measure the light that they emit on the surface and thereby we have a unique way of linking the two.”

If all goes well, the Solar Orbiter and the Parker Solar Probe will study the sun at the same time from different vantage points to help unravel some of the star’s deepest mysteries.

“It’s really a perfect dream marriage (made) in heaven,” said Guenther Hasinger, director of science for the European Space Agency.

The Solar Orbiter mission cost roughly $1.5 billion, including the Atlas 5 rocket provided by NASA. The U.S. space agency spent another $70 million building one of the spacecraft’s instruments and other components, including a sensor that NASA’s current science director, Thomas Zurbuchen, helped design.

Launch of a flagship science mission like the Solar Orbiter normally would be center stage for NASA, but thanks to a few minor processing delays, the flight ended up on the same day NASA planned to launch another mission with important, if less lofty, ambitions.

First up Sunday in a space launch double header was a Northrop Grumman Antares 230+ rocket carrying a Cygnus cargo capsule loaded with 8,000 pounds of supplies bound for the International Space Station. But that launch, from the Mid-Atlantic Regional Spaceport — MARS — on Virginia’s Eastern Shore, was called off and rescheduled for Thursday due to trouble with ground support equipment and a poor forecast early in the week.

There were no problems at the Cape Canaveral Air Force Station in Floria, and the Solar Orbiter’s Atlas 5 rocket thundered to life on time at 11:03 p.m. EST and climbed away to the east atop 1.2 million pounds of thrust and a brilliant jet of exaust.

The rocket’s Centaur upper stage was expected to release the spacecraft on an Earth-escape trajectory that eventually will carry the spacecraft within the orbit of Mercury.

To get there, Solar Orbiter will fly past Venus in late December, using the planet’s gravity to adjust its trajectory. After a second Venus flyby in August 2021, the spacecraft will whip past Earth the following November, setting up the third of eight planned Venus flybys through September 2030. Science observations will begin next year.

The gravity-assist flybys will slowly raise the tilt of the probe’s elliptical orbit with respect to the sun’s equator by about 35 degrees, allowing the spacecraft to “see” the star’s polar regions. The first “polar pass” is expected in March 2025 when the Solar Orbiter reaches an inclination of 17 degrees.

Solar Orbiter’s flight plan. Credit: ESA-S.Poletti

“Solar Orbiter is special because it’s really the first mission to try to link the sun to the heliosphere and establish a cause-and-effect relationship between what happens on the sun and what we observe in the near-Earth environment,” Mueller said. “In particular, we want to find out in detail about how the solar magnetic field works.

“The only way to find out is to really fly to an altitude above the sun where we can look down on the sun’s poles. And that’s what we will do for the first time.”

Zurbuchen said in an interview that studying the sun’s polar regions and learning more about the fundamental physics of the “magnetic engine of the sun, the so-called dynamo,” will lead to improved space weather forecasts and possibly even early warning of potentially destructive solar flares and coronal mass ejections that can play havoc with power grids, communications and navigation.

“It’s like your hurricane season,” he said. “There’s going to be a forecast sometime this year that says this hurricane season it’s going to be nominal, super strong and so forth. So that comes from observations of ocean temperature, from flows and so forth. We think the ingredients of the solar cycle are in the polar regions. We think if we understood that, we could predict that on a macroscopic level.”

Bottom line: “We would expect that in 10 years we have a substantially better understanding of how to predict, to model space weather, to look at the signs, the signature of the solar surface in a way that we can use it to improve models.”


Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
Wyprawa rozpoczęta. Solar Orbiter na "słonecznym" szlaku [WIDEO]
11 lutego 2020, 14:48 [S24]

Ilustracja: ESA []

W niedzielny wieczór 9 lutego, chwilę po godzinie 23.00 czasu wschodnioamerykańskiego, nastąpił długo oczekiwany start międzynarodowej misji naukowej Solar Orbiter, której zadaniem jest odkrycie dotąd niezgłębionych tajemnic Słońca. Warta blisko 1,5 mld USD sonda kosmiczna została pomyślnie wyniesiona na orbitę okołoziemską, z której wkrótce wyruszy dalej w stronę serca naszego układu planetarnego. Do najdalszego etapu swojej podróży dotrze za nieco ponad 3 lata.

Cenny ładunek badawczy - powstały w ramach współpracy Europejskiej Agencji Kosmicznej i amerykańskiej Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) - został pomyślnie wyniesiony w kosmos z użyciem rakiety kosmicznej Atlas V w wersji 411. Przeznaczona do badania Słońca europejska sonda Solar Orbiter wystartowała w niedzielny wieczór 9 lutego, chwilę po godzinie 23.00 czasu wschodnioamerykańskiego (w Polsce był już wówczas poniedziałkowy ranek z godziną 5:03). Wystrzelenie przeprowadzono z kosmodromu Cape Canaveral na Florydzie - wykorzystano w tym celu wyrzutnię LC-41.

Koordynowana pod przewodnictwem ESA międzynarodowa misja pozwoli odkryć tajemnice słabo widocznych z Ziemi biegunów Słońca, dostarczając nowych danych o strukturze gwiazdy i całej heliosfery, czyli rozległej strefy jego bezpośredniego dominującego oddziaływania i wpływu wiatru słonecznego. Dzięki zebranej wiedzy o aktywności Słońca można będzie nie tylko lepiej poznać słoneczne plamy, dokładniej ocenić i prognozować wpływ pogody kosmicznej na ziemski klimat czy monitorować zagrażające sztucznym satelitom rozbłyski, ale także zrozumieć zachowanie innych gwiazd.

Solar Orbiter, której masa wynosi 1,8 tony, to wielozakresowy i skomplikowany zespół instrumentów pomiarowych. Dominujący wkład w skonstruowanie Solar Orbitera miała ESA, która zleciła dostarczenie platformy nośnej i większości podsystemów sondy koncernowi Airbus Defence & Space. Z kolei wkład technologiczny ze strony NASA to przede wszystkim instrument SoloHI (Solar Orbiter Heliospheric Imager), przeznaczony do szerokokątnego mapowania heliosfery w rzucie prostopadłym do płaszczyzny ekliptyki.

Wkład w misję ma również Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Naukowcy z Warszawy i Wrocławia przyczynili się – wraz ze Szwajcarami, Czechami, Niemcami i Francuzami – do powstania instrumentu STIX (Spectrometer/Telescope for Imaging X-rays). To specjalny rodzaj teleskopu rentgenowskiego, który będzie dostarczał do dziesięciu wysokorozdzielczych zdjęć Słońca na sekundę, umożliwiając precyzyjnie wskazanie, kiedy i z jakiego regionu na gwieździe nastąpiła emisja elektronów w przestrzeń międzyplanetarną.

Aby osiągnąć odpowiednią prędkość, Solar Orbiter wykorzysta asystę grawitacyjną Wenus. Sonda zbliży się do Słońca na odległość blisko 42 mln kilometrów (zdecydowanie bliżej niż orbita Merkurego). Pracująca tak blisko Słońca aparatura będzie narażona na ekstremalnie trudne warunki temperaturowe i silne promieniowanie elektromagnetyczne - należytą ochronę ma jej zapewnić masywna osłona termiczna, zbudowaną z tytanu pokrytego czarną powłoką fosforanu wapnia. Między innymi dlatego cała sonda waży aż 1,8 tony, podczas gdy jej wszystkie instrumenty badawcze - tylko ok. 200 kilogramów.

Uzyskane z misji informacje będą dostępne dla naukowców z całego świata. Pierwsze użyteczne dane mają się pojawić w listopadzie roku 2021. Cała misja Solar Orbiter potrwa co najmniej do grudnia roku 2025. W tym czasie jej działanie będzie się uzupełniało z obserwacjami innej aktywnej sondy badawczej - zarządzanej przez NASA misji Parker Solar Probe, która wystartowała w sierpniu 2018 roku (wykonuje obecnie już czwarte okrążenie wokół Słońca). Parker Solar Probe zbliży się do Słońca jeszcze bardziej niż Solar Orbiter (w kulminacyjnym momencie będzie to zaledwie 6 mln km od powierzchni gwiazdy).

Teleskop rentgenowski STIX – polski wkład w misję Solar Orbiter

STIX będzie jednym z sześciu głównych instrumentów teledetekcyjnych, wykorzystywanych w ramach misji ESA i NASA do Słońca. Jak wspomniano, system opracowali wspólnie naukowcy ze Szwajcarii, Polski, Czech, Niemiec i Francji. Partnerami projektu są także Irlandczycy, Austriacy i Włosi, którzy będą odpowiadać za analizę i archiwizację zebranych danych.

Wkład finansowy Polski w projekt STIX szacowany jest na 2-2,5 mln EUR, co stanowi około 20 proc. całości jego budżetu i ustępuje tylko wkładowi Szwajcarów. Polscy eksperci z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie i we Wrocławiu odpowiadali za sterujący teleskopem komputer i jego obudowę oraz oprogramowanie. Opracowali także testowy symulator detektorów i urządzenie do testowania komunikacji z sondą.

Powstały dwa identyczne egzemplarze teleskopu - lotny i zapasowy. Pierwszy został zainstalowany na pokładzie sondy Solar Orbiter w maju 2017 roku. W razie awarii bazowego egzemplarza jeszcze przed startem, zastąpiłby go zapasowy instrument.

Aktualnie egzemplarz rezerwowy pozostanie już na Ziemi i posłuży do testowania oprogramowania przed przesłaniem w kosmos. Także w razie nieprawidłowego działania instrumentu lotnego, naziemna kopia pozwoli ustalić, co mogło być przyczyną problemu.

Ilustracja: ESA []

Cytowany przez Polską Agencję Prasową dr Tomasz Mrozek z Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN we Wrocławiu zauważa, że wciąż brakuje odpowiedzi na wiele pytań dotyczących Słońca. Dlaczego temperatura jego powierzchni wynosi około 6000 K, a korony - milion? Dlaczego pojawiają się plamy? Czy można przewidzieć groźne dla ziemskiej infrastruktury i sztucznych satelitów rozbłyski słoneczne? Jak aktywność Słońca wpłynie w najbliższych latach na temperatury na Ziemi?

Odpowiedzi i dodatkowych wyjaśnień ma dostarczyć właśnie najnowsza misja ESA i NASA. Dzięki wiedzy o aktywności Słońca (będącego przeciętnej wielkości gwiazdą ciągu głównego - sklasyfikowaną pod względem widmowym jako typ G2V), można też będzie lepiej zrozumieć inne podobne ciała niebieskie, do których obecne ziemskie sondy nie mają szansy dotrzeć.

Jak wyjaśnił PAP dr Mrozek, STIX będzie badać w zakresie rentgenowskim słoneczne rozbłyski. Chodzi o tzw. twarde promieniowanie rentgenowskie - fotony o energii od 4 keV do 150 keV, co odpowiada falom elektromagnetycznym o długości od 0,31 nm do 0,00827 nm (10 milionów razy krótsze, niż średnica ludzkiego włosa). Takie rozbłyski mogą zagrażać satelitom, a nawet ziemskiej infrastrukturze, w tym sieciom energetycznym.

"STIX pozwoli badać między innymi plamy słoneczne, ciemniejsze obszary na powierzchni Słońca" - podkreślił dr Mrozek. "Plamy są chłodniejsze od powierzchni, ale obszary leżące zaledwie kilka tysięcy kilometrów nad nimi osiągają temperaturę rzędu milionów Kelwinów – dlatego wysyłają promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie. Jednak nie cała emisja w zakresie rentgenowskim ma podłoże termiczne. Część jest wywołana przez wysokoenergetyczne cząstki" - opowiada naukowiec.

Jak tłumaczy dr Mrozek, cylindryczne panele w przedniej i tylnej części teleskopu mieszczą wolframowe siatki, które są zbudowane z naprzemiennych szczelin i poprzeczek. Siatki wykonano w USA, wytrawiając je z cienkiej blachy, sklejanej następnie w grubsze struktury specjalnym klejem. "W osłonie [termicznej] są otwory dla poszczególnych instrumentów i przez jeden z nich 'wygląda' właśnie STIX. Aby instrument się nie przegrzewał, dodatkowe ciepło generowane przez detektory odbiera i wypromieniowuje miedziana płyta" - wskazuje naukowiec.

30 par siatek ze szczelinami o różnych rozmiarach i skręconych pod pewnym kątem względem siebie sprawia, że do umieszczonych w tylnej części 30 detektorów z tellurku kadmu (zaprojektowali je Francuzi) dociera modulowane promieniowanie ze Słońca. Dodatkowe dwa detektory, służące zgrubnemu określeniu pozycji rozbłysku oraz pomiarowi tła, nie mają stowarzyszonych siatek. Każdy z detektorów jest podzielony na kilka różniących się parametrami pikseli. Każdy został zrobiony ręcznie – z kilkuset wytworzonych wybrano najlepsze.

                               dr Tomasz Mrozek, Zakład Fizyki Słońca CBK PAN we Wrocławiu

Na podstawie uzyskanych przez czujniki danych, znając parametry i ustawienie siatek, komputer może wyliczyć dokładny obraz obiektu, w tym wypadku - Słońca. Jego rozdzielczość wyniesie ok. 700x700 pikseli, co pozwoli rozróżnić na powierzchni Słońca szczegóły wielkości 2000 kilometrów (średnica Słońca to prawie 1,4 miliona kilometrów). "Jeśli dostrzeżemy drobne szczegóły, których nie przewidywały dotychczasowe modele, trzeba będzie zmodyfikować te modele. Jeśli nie - to też będzie miało znaczenie" - mówi dr. Mrozek.

Opracowanie: PAP/MK


Polskie Forum Astronautyczne

Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
SPICE, czyli niewidzialne kolory Słońca
17.02.2020 aktualizacja 18.02.2020© [PAP]

Solar Orbiter na tle Słońca - wizja artystyczna. Źródło: ESA

Unikalnym instrumentem na pokładzie wystrzelonej 10 lutego sondy Solar Orbiter jest spektrometr SPICE - instrument do pomiarów widma w zakresie skrajnego ultrafioletu. O jego możliwościach opowiedział PAP dr Andrzej Fludra, kierownik konsorcjum pracującego nad spektrometrem.

Sonda kosmiczna ma zbadać słabo widoczne z Ziemi bieguny Słońca. Dostarczy nowych danych o naszej macierzystej gwieździe i heliosferze. Do badania powierzchni Słońca, jego gorącej atmosfery zewnętrznej, magnetosfery oraz zmian wiatru słonecznego, Solar Orbiter wykorzysta kombinację dziesięciu instrumentów – jednym z nich jest spektometr SPICE.

W skład międzynarodowego konsorcjum, które od roku 2012 zajmowało się budową SPICE, wchodzą firmy i instytuty z Francji, Niemiec, Norwegii, Szwajcarii, Wielkiej Brytanii i USA. Konsorcjum jest prowadzone przez wydział RAL Space w dużej organizacji badawczej “Science and Technology Facilities Council” (STFC) w Wielkiej Brytanii, a kierownikiem tego konsorcjum jest wykształcony w Polsce i mieszkający w Wielkiej Brytanii dr Andrzej Fludra.

"Zbudowany przez nas spektrometr o wysokiej rozdzielczości, rejestrujący widmo w zakresie skrajnego ultrafioletu to jedyne urządzenie na pokładzie Solar Orbitera o takich możliwościach - pozostałe rejestrują tylko obrazy lub inne zakresy promieniowania" – wyjaśnił w rozmowie z PAP dr Fludra.

"Ultrafiolet obejmuje szeroki zakres od światła widzialnego aż do promieniowania rentgenowskiego (długość fali promieniowania UV jest mniejsza niż światła fioletowego, a rentgenowskie ma fale jeszcze krótsze). Pomiarów dokonujemy w dwóch stosunkowo wąskich pasmach: 70,4-79 nm oraz 97,3-105 nm, które są częścią zakresu skrajnego ultrafioletu (10 do 120 nanometrów). Obserwacja w zakresie skrajnego ultrafioletu pozwala na fantastyczną diagnostykę plazmy w koronie słonecznej. Emitują go obiekty o temperaturze od 10 000 stopni Kelwina tuż nad powierzchnią Słońca do 2 mln K w jego koronie. W czasie rozbłysku temperatura korony może lokalnie osiągnąć nawet 10-20 milionów stopni" - opisał naukowiec.

W przypadku fal o małych długościach występują tak zwane linie emisyjne. Promieniowanie rentgenowskie i skrajny ultrafiolet emitowane są przez zjonizowane atomy, które pogubiły część elektronów. Chodzi o jony pierwiastków takich jak wodór, hel, węgiel, tlen, azot, neon, siarka, magnez, krzem czy nawet żelazo (którego w koronie jest mniej niż 0,01 proc.). "Gdy nadal obecne w zjonizowanych atomach elektrony zderzają się z innymi, wolnymi elektronami, przeskakują na wyższą orbitę, a potem z niej spadają, emitując promieniowanie” - dodał.

Jak wyjaśnił, jon każdego pierwiastka ma swoje charakterystyczne promieniowanie, linie emisyjne, często nazywane jego „liniami papilarnymi”. "Gdy widzimy te linie, możemy z nich odczytać nie tylko to, jakie atomy wchodzą w skład korony i ich ilość w porównaniu do wodoru, ale także, jaką mają temperaturę. Ze względu na pole magnetyczne Słońca poszczególne obszary korony mogą bardzo różnić się temperaturą, mogą też w nich występować jony o bardzo różnych temperaturach na małym obszarze" - powiedział. "Naszą wiedzę na ten temat ogranicza rozdzielczość przestrzenna stosowanej aparatury - w przypadku SPICE, przy maksymalnym zbliżeniu do Słońca - około 400 kilometrów" - dodał.

"Naszym głównym celem jest wykrycie, gdzie w tak zwanych dziurach koronalnych wypływa wiatr słoneczny. Spektrometr ma tę zaletę, że potrafi mierzyć prędkości jonów, ponieważ linie widmowe przesuwają się w lewo lub w prawo w zależności od tego, czy plazma płynie do obserwatora, czy przeciwnym kierunku (efekt Dopplera). Zaczynając od zera, cząsteczki tworzące wiatr słoneczny w krótkim czasie osiągają prędkości rzędu dziesiątek kilometrów na sekundę, a dalej od Słońca - setek kilometrów na sekundę. Chcemy poznać mechanizm i miejsce tego przyspieszania – temu właśnie służą pomiary prędkości. Istnieją różne modele zachowania wiatru słonecznego. Główny cel obserwacji cząsteczek na różnych wysokościach to weryfikacja teorii – i odrzucenie modeli błędnych" - powiedział.

A jak zbudowany jest SPICE? Zwierciadło paraboliczne skupia promieniowanie słoneczne na wąskiej szczelinie, która „wycina” ze Słońca cieniutki fragment (szerokością odpowiadający 400 kilometrom na jego powierzchni, gdy satelita jest w perihelium). Szerokość szczeliny określa rozdzielczość instrumentu. Wielkość pojedynczego piksela jest o połowę mniejsza. Wzdłuż szczeliny jest kilkaset takich pikseli. Światło za szczeliną pada na kolejne, małe lustro z gęsto naciętymi tysiącami rowków, które działa jak siatka dyfrakcyjna. Rowki te rozszczepiają światło skrajnego ultrafioletu na różne długości fal. Dzięki zakrzywieniu drugiego zwierciadła uzyskany obraz skupia się na matrycy APS. Ta matryca (detektor) reaguje na światło widzialne - dlatego konieczny jest przetwornik, który emituje elektrony, padające z kolei na płytkę luminescencyjną, a powstałe światło – na detektor.

"To skomplikowane, ale technologia jest już sprawdzona. Główne zwierciadło jest poruszane przez mały silniczek piezo, co pozwala skanować obserwowany obiekt na Słońcu. Długość szczeliny pozwala obserwować mniej więcej jednej piątej promienia tarczy Słońca w perihelium orbity, natomiast szerokość uzyskanego obrazu zależy od liczby ruchów lustra" - powiedział dr Fludra.

Przyznał, że można by zbudować spektrometr obejmujący całe Słońce, ale wówczas miałby on mniejszą rozdzielczość, która jest dla naukowców ważniejsza. Ponadto sam instrument nie może być zbyt duży ze względu na ograniczenia masy sondy – jej wyniesienie na orbitę okołosłoneczną wymaga znacznie więcej paliwa niż na orbitę okołoziemską.

Uzyskane z misji Solar Orbiter informacje będą dostępne dla naukowców z całego świata. Pierwsze użyteczne dane mają się pojawić w listopadzie roku 2021. Cała misja Solar Orbiter potrwa co najmniej do grudnia roku 2025. Jej koszt szacuje się na około miliard euro.

PAP - Nauka w Polsce, Paweł Wernicki


Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
An unexpected meeting could see Solar Orbiter study Comet ATLAS
15 May 2020 by Kerry Hebden [ROOM]

An artists rendition of Solar Orbiter– a joint ESA/NASA collaboration dedicated to understanding solar and heliospheric physics, that by chance might get the opportunity to study a broken-up comet. Image: NASA

Hopes of observing what could have been one of the brightest comets to fly past Earth in years were dashed last month, when reports that Comet C/2019 Y4 (ATLAS) had started fading in brightness and was potentially breaking apart. This was confirmed by images from Hubble which showed the football field-sized icy object breaking into chunks the size of a small house.

But in a new twist of events, it turns out it might not all be bad news, as ESA’s sun-observing satellite Solar Orbiter, could be in the right place at the right time to encounter the comet's ion and dust tail end of May/beginning of June.

Comet ATLAS was discovered on 28 December, 2019, by the system that gives it its name; the Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) - a robotic astronomical survey stationed atop Mauna Loa in Hawaii.

With a 4000-fold increase in brightness between the beginning of February and near the end of March, the increase in activity of the Comet as it approached the Sun was expected to make it visible to the naked eye; a boon for comet watchers everywhere.

However, the anticipated spectacle was short-lived as by April, another monitoring programme, this time carried out by the 0.6-m Ningbo Education Xinjiang Telescope (NEXT), caught images of the possible disintegration of the comet. An event later confirmed by Hubble.

Although the comet has since undergone a resurgence in brightness following its demise, it is unlikely to stay bright for long, but handily astronomers might be able to learn more about comet ATLAS than originally planned thanks to a spacecraft on a mission to study the Sun and its inner heliosphere; The European Space Agency's Solar Orbiter spacecraft.

Launched on 10 February, 2020, the observatory is now on a two year cruise towards the innermost regions of the Solar System and is using Venus and Earth to slingshot itself into the correct trajectory.

But by a happy coincidence, the Orbiters path to the Sun will now place it downstream of the comet in the solar wind in a position that will potentially allow the craft to perform an in-situ detection of the comet's ion and/or dust tails, with the first encounter just over two weeks from now.

“The spacecraft may encounter the comet's ion tail around 2020 May 31—June 1, and that the comet's dust tail may be crossed on 2020 June 6,” write a trio of scientists, Geraint Jones, Qasim Afghan and Oliver Price, at Mullard Space Science Laboratory, University College London, who have calculated the positions of both the craft and comet.

Packed on board Solar Orbiter is a Solar Wind Plasma Analyzer (SWA). This instrument will be able to detect ionised atoms and molecules in the gas surrounding the comet as it gets bombarded by charged particles streaming off the Sun.

But, as timely as this stroke of luck is, there will only be something to see if the comet is losing enough material at the time say Jones and colleagues.

Failing that, a week later the Orbiter will have the chance to detect minute particles in the comet’s dust tail if they happen to bump into the spacecraft’s Radio and Plasma Waves experiment; an instrument that was initially intended to determine the characteristics of electromagnetic and electrostatic waves in the solar wind via both in situ and remote-sensing measurements.

Uncommon events known as Interplanetary Field Enhancements, IFEs, are another solar wind phenomenon that may be observed around the time of the orbital plane crossing note the authors in their paper published in the journal Research Notes of the American Astronomical Society.

All eyes will now be on Solar Orbiter and if the spacecraft’s instruments do detect material from Comet ATLAS, “it will be the first predicted serendipitous comet tail crossing by an active spacecraft carrying appropriate instrumentation for the detection of cometary material,” say the trio.

Comet ATLAS will reach its nearest point to Earth on 23 May and come to perihelion (closest to the Sun) on 31 May, 2020.

Hubble Space Telescope image of comet C/2019 Y4 (ATLAS) on April 20, 2020. Image via NASA/ ESA/ STScI/ D. Jewitt (UCLA)

« Ostatnia zmiana: Kwiecień 07, 2021, 18:51 wysłana przez Orionid »

Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 18802
  • Very easy - Harrison Schmitt
First images from Solar Orbiter mission bring sun into sharper focus
July 16, 2020 Stephen Clark

The first images from the European-built Solar Orbiter mission are the closest ever taken of the sun, revealing previously unseen mini-flares nicknamed “campfires” that may offer hints about what makes the solar corona, or outer atmosphere, hotter than the sun’s surface.

The European Space Agency-led Solar Orbiter mission, built and launched in partnership with NASA, will become the first spacecraft to take pictures of the sun’s polar regions. But Solar Orbiter is already setting records months after its launch Feb. 9 from Cape Canaveral aboard a United Launch Alliance Atlas 5 rocket.

The first images from the Solar Orbiter spacecraft revealed new processes at work on the sun. Scientists noticed widespread miniature solar flares, which appear to be smaller versions of solar eruptions that are visible from Earth.

The science team nicknamed the mini-flares “campfires,” one of several new terms coined by the Solar Orbiter team as researchers sift through rich data sets now being returned by the spacecraft’s 10 instruments.

“When you look at it in high resolution, it’s amazing, in the smallest details, how much stuff is going on there,” said David Berghmans, principal investigator for Solar Orbiter’s Extreme Ultraviolet Imager from the Royal Observatory of Belgium.

“We couldn’t believe this when we first saw this, and we started giving it crazy names like campfires and dark fibrils and ghosts and whatever we saw,” Berghmans said in a press conference Thursday. “There is so much new small phenomena going on, on the smallest scales, that we are starting a new vocabulary to give it new names.”

Berghmans said the imagery from the Extreme Ultraviolet Imager — an instrument package on Solar Orbiter containing three different telescopes — will improve in contrast and sharpness as scientists optimize image processing software and as the spacecraft moves closer to the sun.

The images released Thursday by the European Space Agency and NASA were taken as Solar Orbiter passed its first perihelion — the point in its elliptical orbit closest to the sun — at a distance of about 48 million miles (77 million kilometers). That is about half of Earth’s distance from the sun, and just outside of Mercury’s orbit.

No other solar telescopes has observed the sun from such a close distance, but the images will get better as Solar Orbiter moves closer to the sun in the coming years.

“To our knowledge, many of these spectacular features have not been observed before at this scale,” said Daniel Müller, ESA’s project scientist for the Solar Orbiter mission. “These are clearly just the test images, so it’s too early to draw any scientific conclusions, but our conjecture is that these campfires and ghosts are related to changes in the sun’s magnetic field, a process that is known as magnetic reconnection.”

“These (magnetic fields) do get tangled and do get stressed, and like rubber bands, they can eventually tear and then reconfigure into new configurations,” Müller said. “That tearing process can release energy of vast quantities, and that can then heat the plasma locally to temperatures of more than a million degrees, which is what we see in the EUI images.”

The Extreme Ultraviolet Imager instrument includes three telescopes, each tuned to look at a different layer on the sun. The campfires appeared in images looking at the sun’s lower atmosphere, or corona, where temperatures exceed a million degrees Celsius, or 1.8 million degrees Fahrenheit.

Solar Orbiter carries six remote sensing instruments to take pictures of the sun, and another four instruments collect in situ data on the environment around the spacecraft.

The Extreme Ultraviolet Imager (EUI) on ESA’s Solar Orbiter spacecraft took these images on 30 May 2020. They show the Sun’s appearance at a wavelength of 17 nanometers, which is in the extreme ultraviolet region of the electromagnetic spectrum. Images at this wavelength reveal the upper atmosphere of the Sun, the corona, with a temperature of around 1 million degrees. EUI takes full disk images using the Full Sun Imager (FSI) telescope, as well as high resolution images using the HRI/EUV telescope. Credit: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

“The campfires are little relatives of the solar flares that we can observe from Earth, million or billion times smaller,” Berghmans said in a statement. “The sun might look quiet at the first glance, but when we look in detail, we can see those miniature flares everywhere we look.”

Berghmans said the smallest of the campfires appear to be a few hundred miles across, or “about the size of a European country.” Smaller campfires may become visible later in the Solar Orbiter mission, when the spacecraft’s orbit shifts closer to the sun.

The solar corona extends millions of miles into space, in a region where temperatures soar much hotter than the sun’s surface, which averages around 10,000 degrees Fahrenheit (5,500 degrees Celsius).

“It’s a little counterintuitive because you would think that if you have a body that’s very hot at the center, and relatively cool at the surface, it would be even cooler the farther you go away,” Müller said. “But on the contrary, for the sun, we have a hot core a relatively cool surface … surrounded by a super-hot atmosphere of more than a million degrees.”

Eugene Parker, a pioneering U.S. solar physicist who theorized the solar wind before scientists confirmed its existence, predicted that the solar corona might be heated by numerous tiny flares invisible to solar telescopes around Earth.

“These campfires are totally insignificant each by themselves, but summing up their effect all over the sun, they might be the dominant contribution to the heating of the solar corona,” says Frédéric Auchère, of the Institut d’Astrophysique Spatiale in France, co-investigator on the Extreme Ultraviolet Imager.

Since its launch in February, Solar Orbiter and its 10 instruments have been tested, calibrated and confirmed ready for science operations. The $1.5 billion mission’s post-launch commissioning proceeded mostly on schedule despite significant disruptions from the coronavirus pandemic.

Solar Orbiter operations stopped for around 10 days in March after an employee at ESA’s mission operations center in Germany tested positive for COVID-19. Limited personnel were allowed back the ESA control center, but instrument teams across Europe had to verify the performance of Solar Orbiter’s science payload from home.

One of the newly-found ‘campfires’ in an image from Solar Orbiter’s Extreme Ultraviolet Imager. The circle in the lower left corner indicates the size of Earth for scale. Credit: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

While ESA leads the Solar Orbiter mission, NASA paid for the probe’s launch, and there is one U.S.-led instrument on the spacecraft.

With the launch of Solar Orbiter, scientists have two spacecraft observing the sun from locations closer than any previous mission.

NASA’s Parker Solar Probe launched in August 2018 on a trajectory that takes it closer to the sun than Solar Orbiter. But Solar Orbiter carries cameras and telescopes, while Parker flies so close to the sun that scorching temperatures could damage, or destroy, sensitive imaging sensors.

And Solar Orbiter will eventually circle the sun at a higher tilt than Parker, allowing views of the sun’s poles.

The 10 instruments on Solar Orbiter will allow scientists to connect what they see happening on the sun with effects on the environment around the spacecraft.

“Most of the big headline goals — the novel parts of the mission – -rely on us all working together, and being able to link the images of the dynamics on the sun with what is coming out past the spacecraft,” said Christopher Owen, principal investigator for Solar Orbiter’s Solar Wind Analyzer instrument from University College London.

Scientists are eager to try to link the mini-solar flares, or campfires, with magnetic field data to search for what causes the eruptions. Solar Orbiter could also collect data on the origin of larger flares, which can trigger outbursts in the solar wind that can affect space weather and drive geomagnetic storms at Earth, disturbances that can impact radio communications, satellite operations and electrical grids.

The sun is currently in a relatively quiet period in its 11-year cycle. By the time Solar Orbiter moves closer to the sun, our nearest star is forecast to be more active.

This animation shows five views of the sun captured with the Extreme Ultraviolet Imager (EUI) and Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) instruments on ESA’s Solar Orbiter. The instruments each view the sun in different wavelengths, showing views of the solar corona, the transition region between the sun’s lower and outer atmosphere, the velocity of the sun’s rotation, magnetic fields on the sun, and a visible light image that approximates what the human eye would see if a person were aboard Solar Orbiter. Credit: Solar Orbiter/EUI Team; PHI Team/ESA & NASA

After a picture-perfect, on-target launch in February, Solar Orbiter is on course for an encounter with Venus on Dec. 26 to begin nudging the spacecraft closer to the sun. Solar Orbiter will have nine planetary flybys through 2030 — eight with Venus and one with Earth — to steer the spacecraft into ever-tighter orbits around the sun.

“In March 2022, we will have the first really close flyby, when we are at 30 percent distance of the sun to the Earth,” Müller said.

“We will gradually incline our orbit to see the polar regions for the first time,” Müller said. “That will be the last change of perspective, and it’s definitely worth waiting because we really believe this will give us a lot of new insight into the sun’s activity cycle. So what ultimately drives these 11-year periodic changes in the magnetic  field activity of the sun?”

The first good look at the sun’s poles will come in 2025, when Solar Orbiter reaches a trajectory angled at 17 degrees to the ecliptic plane, the plane in which the solar system’s planets are located. Repeated flybys with Venus will gradually ratchet up the probe’s inclination, or orbital tilt, thanks to the planet’s gravity.

By 2029, after the end of Solar Orbiter’s primary mission phase, the spacecraft should be in an orbit inclined more than 33 degrees to the ecliptic plane, enabling even better views of the sun’s poles.

« Ostatnia zmiana: Kwiecień 07, 2021, 18:55 wysłana przez Orionid »

Polskie Forum Astronautyczne