Parker Solar Probe - Parker Solar Probe

Parker Solar Probe

Uma versão artística da Parker Solar Probe.
Nomes	Solar Probe (antes de 2002) Solar Probe Plus (2010–2017) Parker Solar Probe (desde 2017)
Tipo de missão	Heliofísica
Operador	NASA / Laboratório de Física Aplicada
COSPAR ID	2018-065A
SATCAT nº	43592
Local na rede Internet	parkersolarprobe .jhuapl .edu
Duração da missão	7 anos (planejado) Decorridos: 3 anos, 1 mês e 15 dias
Propriedades da espaçonave
Fabricante	Laboratório de Física Aplicada
Massa de lançamento	685 kg (1.510 lb)
Massa seca	555 kg (1.224 lb)
Massa de carga útil	50 kg (110 lb)
Dimensões	1,0 m × 3,0 m × 2,3 m (3,3 pés × 9,8 pés × 7,5 pés)
Poder	343 W (na abordagem mais próxima)
Início da missão
Data de lançamento	12 de agosto de 2018, 07:31 UTC
Foguete	Delta IV Pesado / Star-48BV
Local de lançamento	Cabo Canaveral , SLC-37
Contratante	United Launch Alliance
Parâmetros orbitais
Sistema de referência	Órbita heliocêntrica
Semi-eixo maior	0,388 UA (58,0 milhões de km; 36,1 milhões de milhas)
Altitude do periélio	0,046 AU (6,9 milhões de km; 4,3 milhões de mi; 9,86  R ☉ )
Altitude de afélio	0,73 UA (109 milhões de km; 68 milhões de milhas)
Inclinação	3,4 °
Período	88 dias
sol
Transponders
Banda	K a -band X-band
Instrumentos SWEAP Investigação de alfas e prótons de elétrons do vento solar SPC Solar Probe Cup PERÍODO Analisadores de sonda solar WISPR Imageador de campo amplo para sonda solar CAMPOS Investigação de campos eletromagnéticos IS☉IS ‒ EPI Investigação Científica Integrada dos Instrumentos de Partículas Energéticas do Sol
A insígnia oficial da missão Parker Solar Probe.

A Parker Solar Probe (abreviado PSP ; anteriormente Solar Probe , Solar Probe Plus ou Solar Probe + ) é uma sonda espacial da NASA lançada em 2018 com a missão de fazer observações da coroa externa do Sol . Aproximar-se-á de 9,86 raios solares (6,9 milhões de km ou 4,3 milhões de milhas) do centro do Sol, e em 2025 irá viajar, na aproximação mais próxima, a uma velocidade de 690.000 km / h (430.000 mph), ou 0,064% do velocidade da luz .

O projeto foi anunciado no ano fiscal de 2009. O custo do projeto é de US $ 1,5 bilhão. O Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins projetou e construiu a espaçonave, que foi lançada em 12 de agosto de 2018. Ela se tornou a primeira espaçonave da NASA com o nome de uma pessoa viva, homenageando o físico nonagenário Eugene Newman Parker , professor emérito da Universidade de Chicago .

Um cartão de memória contendo os nomes de mais de 1,1 milhão de pessoas foi montado em uma placa e instalado abaixo da antena de alto ganho da espaçonave em 18 de maio de 2018. O cartão também contém fotos de Parker e uma cópia de seu artigo científico de 1958 prevendo aspectos importantes da energia solar física .

Em 29 de outubro de 2018, por volta das 18h04 UTC, a espaçonave tornou-se o objeto artificial mais próximo do sol. O recorde anterior, 42,73 milhões de quilômetros (26,55 milhões de milhas) da superfície do Sol, foi estabelecido pela espaçonave Helios 2 em abril de 1976. A partir de seu periélio em 29 de abril de 2021, a aproximação mais próxima da Sonda Solar Parker é de 10,5 milhões de quilômetros (6,5 milhões de milhas ) Isso será superado após cada sobrevôo sucessivo de Vênus .

História

Um teste de barra de luz na instalação de processamento Astrotech .

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O lançamento da sonda.

O conceito de Parker Solar Probe tem origem no relatório de 1958 do Fields and Particles Group (Comitê 8 da National Academy of Sciences 'Space Science Board), que propôs várias missões espaciais, incluindo "uma sonda solar para passar dentro da órbita de Mercúrio para estudar o partículas e campos nas proximidades do Sol ". Os estudos das décadas de 1970 e 1980 reafirmaram sua importância, mas sempre foi postergada devido ao custo. A redução de custo Solar Orbiter missão foi estudada na década de 1990, e uma mais capaz Sonda Solar missão serviu como uma das peças centrais do homônimo programa Outer Planeta Sonda / Solar (OPSP) formulado pela NASA no final de 1990. As três primeiras missões do programa foram planejadas para ser: a Solar Orbiter , a missão de reconhecimento do cinturão de Plutão e Kuiper Pluto Kuiper Express e a missão de astrobiologia Europa Orbiter focada na Europa .

O projeto original da Sonda Solar usava um auxílio da gravidade de Júpiter para entrar em uma órbita polar que caía quase diretamente em direção ao Sol. Enquanto este explorava os pólos solares importantes e chegava ainda mais perto da superfície (3 R _☉ , um periélio de 4 R _☉ ), a variação extrema na irradiância solar tornava a missão cara e exigia um gerador térmico de radioisótopo para energia. A viagem a Júpiter também serviu para uma longa missão ( 3+1 ⁄ 2 anos para o primeiro periélio solar, 8 anos para o segundo).

Após a nomeação de Sean O'Keefe como administrador da NASA , todo o programa OPSP foi cancelado como parte do pedido do presidente George W. Bush para o orçamento federal de 2003 dos Estados Unidos . O administrador O'Keefe citou a necessidade de uma reestruturação da NASA e seus projetos, alinhando-se com o desejo do governo Bush de que a NASA se concentre novamente em "pesquisa e desenvolvimento e abordando as deficiências de gerenciamento".

O cancelamento do programa também resultou no cancelamento inicial da New Horizons , missão que acabou vencendo o concurso para substituir o Expresso Pluto Kuiper no antigo programa OPSP. Essa missão, que eventualmente seria lançada como a primeira missão do programa Novas Fronteiras , um sucessor conceitual do programa OPSP, passaria por uma longa batalha política para garantir financiamento para seu lançamento, que ocorreu em 2006.

No início de 2010, os planos para a missão Solar Probe foram incorporados a um Solar Probe Plus de baixo custo . A missão redesenhada usa múltiplas assistências de gravidade de Vênus para uma trajetória de vôo mais direta, que pode ser alimentada por painéis solares . Possui também um periélio mais alto, reduzindo as demandas do sistema de proteção térmica.

Em maio de 2017, a espaçonave foi renomeada Parker Solar Probe em homenagem ao astrofísico Eugene Newman Parker , que cunhou o termo " vento solar ". A sonda solar custou à NASA US $ 1,5 bilhão. O foguete de lançamento traz uma dedicatória em memória do engenheiro da APL Andrew A. Dantzler, que trabalhou no projeto.

Nave espacial

O teste térmico da nave espacial.

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O Parker Solar Probe da NASA durante extensos testes ambientais.

A Parker Solar Probe é a primeira espaçonave a voar na baixa coroa solar. Irá avaliar a estrutura e dinâmica do plasma coronal do Sol e do campo magnético, o fluxo de energia que aquece a coroa solar e impulsiona o vento solar e os mecanismos que aceleram as partículas energéticas.

Os sistemas da espaçonave são protegidos do calor extremo e da radiação perto do Sol por um escudo solar. A radiação solar incidente no periélio é de aproximadamente650 kW / m ² , ou 475 vezes a intensidade na órbita da Terra . O escudo solar é hexagonal, montado no lado voltado para o Sol da espaçonave, 2,3 m (7 pés 7 pol.) De diâmetro, 11,4 cm (4,5 pol.) De espessura, e é feito de composto de carbono-carbono reforçado, que é projetado para resistir a temperaturas fora da nave espacial de cerca de 1.370 ° C (2.500 ° F).

Uma camada superficial de alumina reflexiva branca minimiza a absorção. Os sistemas da espaçonave e os instrumentos científicos estão localizados na parte central da sombra do escudo, onde a radiação direta do Sol é totalmente bloqueada. Se o escudo não estivesse entre a espaçonave e o Sol, a sonda seria danificada e ficaria inoperante em dezenas de segundos. Como a comunicação de rádio com a Terra levará cerca de oito minutos em cada direção, a Parker Solar Probe terá que agir de forma autônoma e rápida para se proteger. Isso será feito usando quatro sensores de luz para detectar os primeiros traços de luz solar direta provenientes dos limites do escudo e movimentos de engajamento das rodas de reação para reposicionar a espaçonave dentro da sombra novamente. De acordo com o cientista do projeto Nicky Fox, a equipe a descreve como "a espaçonave mais autônoma que já voou".

A energia primária para a missão é um sistema duplo de painéis solares ( matrizes fotovoltaicas ). Uma matriz fotovoltaica primária, usada para a parte da missão externa0,25 au , é retraído atrás do escudo de sombra durante a aproximação do Sol, e uma matriz secundária muito menor fornece energia para a espaçonave através da aproximação mais próxima. Esta matriz secundária usa resfriamento por fluido bombeado para manter a temperatura operacional dos painéis solares e da instrumentação.

Trajetória

Uma animação de Parker Solar Probe 's trajetória de 07 agosto de 2018 para 29 de agosto, 2025:
  Parker Solar Probe  ·   Sol  ·   Mercúrio  ·   Venus  ·   Terra
Para uma animação mais detalhada, veja este vídeo.

O projeto da missão Parker Solar Probe usa gravações repetidas em Vênus para diminuir incrementalmente seu periélio orbital para atingir uma altitude final (acima da superfície) de aproximadamente 8,5 raios solares, ou cerca de 6 × 10 ⁶  km (3,7 × 10 ⁶  mi; 0,040 au ) A trajetória da espaçonave incluirá sete sobrevôos de Vênus ao longo de quase sete anos para diminuir gradualmente sua órbita elíptica ao redor do Sol, para um total de 24 órbitas. Prevê-se que o ambiente de radiação próximo ao Sol cause efeitos de carregamento da espaçonave, danos por radiação em materiais e eletrônicos e interrupções de comunicação, de modo que a órbita será altamente elíptica com curtos períodos de permanência perto do sol. ^^

A trajetória requer alta energia de lançamento, então a sonda foi lançada em um veículo de lançamento da classe Delta IV Heavy e um estágio superior baseado no motor de foguete sólido Star 48BV . A gravidade interplanetária auxilia fornecerá desaceleração adicional em relação à sua órbita heliocêntrica , o que resultará em um registro de velocidade heliocêntrica no periélio . Conforme a sonda passa ao redor do Sol , ela atingirá uma velocidade de até 200 km / s (120 mi / s), o que a tornará temporariamente o objeto de fabricação humana mais rápido, quase três vezes mais rápido que o detentor do recorde anterior, Helios-2 . Como todos os objetos em uma órbita, devido à gravidade, a espaçonave irá acelerar à medida que se aproxima do periélio e, em seguida, desacelerar novamente até atingir seu afélio .

Missão

Lançamento da Parker Solar Probe em 2018.

O objetivo geral é aumentar a compreensão da estrela terrestre, o Sol - um corpo astronômico de imenso impacto sobre a Terra e o Sistema Solar devido à sua liberação de luz e vento solar, além de sua forte gravidade. A espaçonave deve enfrentar essas forças à medida que se aproxima mais do Sol do que qualquer sonda anterior.

Dentro de cada órbita da Sonda Solar Parker em torno do Sol, a porção dentro de 0,25 UA é a Fase Científica, na qual a sonda está ativa e autonomamente fazendo observações. A comunicação com a sonda é em grande parte interrompida nessa fase. As fases da ciência duram alguns dias antes e depois de cada periélio. Eles duraram 11,6 dias para o primeiro periélio e cairão para 9,6 dias para o último e mais próximo periélio.

Muito do resto de cada órbita é dedicado à transmissão de dados da fase científica. Mas durante esta parte de cada órbita, ainda existem períodos em que a comunicação não é possível. Primeiro, a exigência de que o escudo térmico da sonda seja apontado para o Sol às vezes coloca o escudo térmico entre a antena e a Terra. Em segundo lugar, mesmo quando a sonda não está particularmente perto do Sol, quando o ângulo entre a sonda e o Sol (visto da Terra) é muito pequeno, a radiação do Sol pode sobrecarregar o link de comunicação.

Objetivos de ciência

Um tamanho aparente do Sol visto da Parker Solar Probe no periélio em comparação com seu tamanho aparente visto da Terra.

Os objetivos da missão são:

• Rastreie o fluxo de energia que aquece a corona e acelera o vento solar .
• Determine a estrutura e a dinâmica dos campos magnéticos nas fontes de vento solar.
• Determine quais mecanismos aceleram e transportam partículas energéticas.

Instrumentos

O instrumento EPI-Lo para IS☉IS está preparado.

Para atingir esses objetivos, a missão realizará cinco experimentos ou investigações principais:

• Investigação de Campos Eletromagnéticos ( FIELDS ) - Esta investigação fará medições diretas de campos elétricos e magnéticos , ondas de rádio , fluxo de Poynting , densidade absoluta de plasma e temperatura do elétron . Consiste em dois magnetômetros de porta de fluxo , um magnetômetro de bobina de busca e 5 sensores de tensão de plasma. O investigador principal é Stuart Bale, da Universidade da Califórnia, Berkeley .

• Investigação Científica Integrada do Sol ( IS☉IS ) - Esta investigação medirá elétrons energéticos , prótons e íons pesados . O conjunto de instrumentos compreende dois instrumentos de partículas energéticas independentes, o EPI-Hi e o EPI-Lo, que estudam partículas de energia mais alta e mais baixa. O investigador principal é David McComas, da Universidade de Princeton .

• Wide-field Imager for Solar Probe ( WISPR ) - Esses telescópios ópticos irão adquirir imagens da corona e da heliosfera interna . O investigador principal é Russell Howard, do Laboratório de Pesquisa Naval .

• Elétrons e prótons do vento solar ( SWEAP ) - Esta investigação contará os elétrons, prótons e íons de hélio e medirá suas propriedades, como velocidade, densidade e temperatura. Seus principais instrumentos são o Solar Probe Analyzers (SPAN, dois analisadores eletrostáticos ) e o Solar Probe Cup (SPC, um copo de Faraday ). O investigador principal é Justin Kasper, da Universidade de Michigan e do Observatório Astrofísico Smithsonian .

• Origens Heliosféricas com Solar Probe Plus ( HeliOSPP ) - Uma investigação de teoria e modelagem para maximizar o retorno científico da missão. O investigador principal é Marco Velli da University of California, Los Angeles (UCLA) e do Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Linha do tempo

Após o primeiro sobrevôo de Vênus , a sonda estará em uma órbita elíptica com um período de 150 dias (dois terços do período de Vênus), fazendo três órbitas enquanto Vênus faz duas. No segundo sobrevôo, o período é reduzido para 130 dias. Depois de menos de duas órbitas (apenas 198 dias depois), ele encontra Vênus pela terceira vez em um ponto anterior na órbita de Vênus. Este encontro encurta seu período para metade do de Vênus, ou cerca de 112,5 dias. Depois de duas órbitas, ele encontra Vênus pela quarta vez, aproximadamente no mesmo lugar, encurtando seu período para cerca de 102 dias. Depois de 237 dias, ele encontra Vênus pela quinta vez e seu período é reduzido para cerca de 96 dias, três sétimos do de Vênus. Em seguida, ele faz sete órbitas, enquanto Vênus faz três. O sexto encontro, quase dois anos após o quinto, reduz seu período para 92 dias, dois quintos do de Vênus. Após mais cinco órbitas (duas órbitas de Vênus), ele se encontra com Vênus pela sétima e última vez, diminuindo seu período para 88 ou 89 dias e permitindo que se aproxime do Sol .

A velocidade da sonda e distância do Sol, desde o lançamento até 2026. Eventos: ① - ㉔ : Periélio; ➊ - ➐ : Vênus sobrevoando

Lista de eventos

Histórico operacional

O segundo sobrevôo de Vênus em 26 de dezembro de 2019. A velocidade diminui 2,9 km / s para 26 km / s (círculo vermelho), deslocando a espaçonave para uma nova órbita mais próxima do sol.

Venus sobrevoando

• O lançamento ocorreu em 12 de agosto de 2018, às 07:31 UTC. A espaçonave operou nominalmente após o lançamento. Durante sua primeira semana no espaço, ele implantou sua antena de alto ganho, boom de magnetômetro e antenas de campo elétrico. A espaçonave realizou sua primeira correção de trajetória programada em 20 de agosto de 2018, enquanto estava a 8,8 milhões de km da Terra, e viajando a 63.569 quilômetros por hora (39.500 mph)

• A ativação e o teste do instrumento começaram no início de setembro de 2018. Em 9 de setembro de 2018, as duas câmeras telescópicas WISPR realizaram um teste bem - sucedido da primeira luz , transmitindo imagens de grande angular do céu de fundo em direção ao centro galáctico .

• A sonda realizou com sucesso o primeiro dos sete sobrevôos planejados de Vênus em 3 de outubro de 2018, onde chegou a cerca de 2.400 quilômetros (1.500 milhas) de Vênus, a fim de reduzir a velocidade da sonda e orbitar mais perto do sol.

• As primeiras observações científicas foram transmitidas em dezembro de 2018.

• A NASA anunciou que em 19 de janeiro de 2019, a Parker Solar Probe atingiu seu primeiro afélio, completando assim sua primeira órbita completa. De acordo com o sistema Horizons, em 20 de janeiro de 2019 às 01:12 UTC, a nave espacial atingiu uma distância de 0,9381 au.

• Em 12 de novembro de 2019, os dados dos dois primeiros sobrevôos do Sol (31 de outubro a 12 de novembro de 2018 e 30 de março a 19 de abril de 2019) foram divulgados ao público.

• Em 15 de setembro de 2020, os dados da quarta órbita ao redor do Sol, incluindo seus dois primeiros sobrevôos a Vênus, foram divulgados ao público.

Achados

Em 4 de dezembro de 2019, os primeiros quatro trabalhos de pesquisa foram publicados descrevendo as descobertas durante os dois primeiros mergulhos da espaçonave perto do sol. Eles relataram a direção e a força do campo magnético do Sol e descreveram as mudanças incomumente frequentes e de curta duração na direção do campo magnético do Sol. Essas medidas confirmam a hipótese de que as ondas de Alfvén são as principais candidatas para a compreensão dos mecanismos que estão por trás do problema de aquecimento coronal . A sonda observou aproximadamente mil ondas magnéticas "nocivas" na atmosfera solar que aumentaram instantaneamente os ventos solares em até 300.000 milhas por hora (480.000 km / h) e, em alguns casos, reverteram completamente o campo magnético local . Eles também relataram que, usando o "feixe de elétrons que fluem ao longo do campo magnético", eles foram capazes de observar que "as reversões no campo magnético do Sol estão frequentemente associadas a aumentos localizados no componente radial da velocidade do plasma (a velocidade na direção oposta ao centro do Sol) ". Os pesquisadores descobriram um " componente azimutal surpreendentemente grande da velocidade do plasma (a velocidade perpendicular à direção radial). Esse componente resulta da força com a qual a rotação do Sol lança o plasma para fora da corona quando o plasma é liberado do campo magnético coronal "

Parker descobriu evidências de uma zona livre de poeira cósmica de 3,5 milhões de milhas (5,6 milhões de quilômetros) de raio do Sol, devido à vaporização de partículas de poeira cósmica pela radiação solar.

Veja também

• Viver com uma estrela
• Advanced Composition Explorer  - satélite científico da NASA para estudar partículas energéticas (ACE), lançado em 1997
• Lista de registros de velocidade de veículos  - artigo da lista da Wikipedia

Nave espacial de observação do sol

• Observatório Solar e Heliosférico  - observatório espacial europeu que estuda o Sol e seu vento solar; missão fundamental no Programa de Ciências da ESA, lançado em 1995
• Observatório Solar Dynamics , SDO , lançado em 2010
• Helios  - Par de sondas orbitando o Sol lançadas em 1974-76 pelas agências espaciais americanas e da Alemanha Ocidental, um par de espaçonaves lançadas na década de 1970 para se aproximar do Sol dentro da órbita de Mercúrio , 63  R _☉
• Solar Orbiter  - Observatório solar europeu que estuda a heliosfera do Sol; missão de classe média no Programa de Ciências da ESA (lançado em 2020), 60  R _☉
• STEREO , lançado em 2006
• TRACE  - Transition Region and Coronal Explorer, um observatório heliofísico e solar da NASA 1998-2010, lançado em 1998
• WIND , lançado em 1994
• Ulisses  - sonda espacial robótica de 1990; estudou o Sol de uma órbita quase polar (sem câmera e estudou de 1,35 au de distância)

Projeto de nave espacial

• Controle térmico da nave espacial
• MESSENGER , orbitador de Mercúrio (2011–2015) com escudo solar
• Proteção solar (JWST)

Notas

Referências

links externos

Mídia relacionada ao Parker Solar Probe no Wikimedia Commons

• Parker Probe Plus no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (JHUAPL)
• Solar Probe Plus (Relatório de Engenharia da Missão; JHUAPL)
• Pesquisa Heliofísica (NASA)
• Exploradores e Divisão de Projetos Heliofísicos (EHPD; NASA)
• Parker Solar Probe (dados e notícias; NASA)
• Parker Solar Probe (Vídeo / 3: 45; NYT ; 12 de agosto de 2018)
• Parker Solar Probe (Vídeo - 360 ° / 3: 27; NASA ; 6 de setembro de 2018)
• eoPortal: Status da missão