La Misión Magnetosférica Multiescala (MMS) es una misión espacial robótica de la NASA para estudiar la magnetosfera de la Tierra , utilizando cuatro naves espaciales idénticas que vuelan en una formación tetraédrica . [2] La nave espacial se lanzó el 13 de marzo de 2015 a las 02:44 UTC . [3] La misión está diseñada para recopilar información sobre la microfísica de la reconexión magnética , la aceleración de partículas energéticas y la turbulencia , procesos que ocurren en muchos plasmas astrofísicos . [4] En marzo de 2020, la nave espacial MMS tiene suficiente combustible para permanecer operativa hasta 2040.[5]
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| Tipo de misión | Investigación de la magnetosfera |
|---|---|
| Operador | NASA |
| ID COSPAR | 2015-011A, 2015-011B, 2015-011C, 2015-011D |
| SATCAT no. | 40482, 40483, 40484, 40485 |
| Sitio web | mms |
| Duración de la misión | Planificado: 2 años, 5,5 meses [1] Transcurrido: 6 años, 2 meses, 1 día |
| Propiedades de la nave espacial | |
| Fabricante | Centro de vuelo espacial Goddard |
| Masa de lanzamiento | 1.360 kg (2.998 libras) [1] |
| Dimensiones | Recogido: 3,4 × 1,2 m (11 × 4 pies) [1] Desplegado: 112 × 29 m (369 × 94 pies) [1] |
| Inicio de la misión | |
| Fecha de lanzamiento | 13 de marzo de 2015, 02:44 UTC |
| Cohete | Atlas V 421 |
| Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral SLC-41 |
| Contratista | Alianza de lanzamiento unida |
| Parámetros orbitales | |
| Sistema de referencia | Geocéntrico |
| Régimen | Altamente elíptica |
| Altitud del perigeo | 2.550 km (1.580 millas) [1] |
| Altitud de apogeo | Fase diurna: 70.080 km (43.550 mi) [1] Fase nocturna: 152.900 km (95.000 mi) [1] |
| Inclinación | 28,0 ° |
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Fondo
La misión se basa en los éxitos de la misión Cluster de la ESA , pero la superará en resolución espacial y temporal, permitiendo por primera vez mediciones de la región crítica de difusión de electrones, el sitio donde se produce la reconexión magnética. Su órbita está optimizada para pasar períodos prolongados en lugares donde se sabe que ocurre la reconexión: en la magnetopausa del lado del día , el lugar donde la presión del viento solar y el campo magnético de los planetas son iguales; y en la cola magnética , que se forma por la presión del viento solar en la magnetosfera de un planeta y que puede extenderse a grandes distancias de su planeta de origen.
La reconexión magnética en la magnetosfera de la Tierra es uno de los mecanismos responsables de la aurora , y es importante para la ciencia de la fusión nuclear controlada porque es un mecanismo que previene el confinamiento magnético del combustible de fusión. Estos mecanismos se estudian en el espacio exterior mediante la medición de los movimientos de la materia en atmósferas estelares, como la del Sol. La reconexión magnética es un fenómeno en el que la energía se puede transferir de manera eficiente desde un campo magnético al movimiento de partículas cargadas. [6]
Astronave
Reproducir mediosLa misión MMS consta de cuatro naves espaciales. Cada uno tiene una masa de lanzamiento de 1360 kg (2998 lb). [1] En su configuración de lanzamiento replegada, cada uno mide aproximadamente 3,4 por 1,2 m (11 por 4 pies), y cuando se apilan juntos tienen una altura total de 4,9 m (16 pies). [1] Después de ser desplegado en órbita, se despliegan un total de ocho brazos axiales y de alambre, aumentando el tamaño del vehículo a 112 por 29 m (369 por 94 pies). [1]
Las naves espaciales MMS se estabilizan en giro, girando a una velocidad de tres revoluciones por minuto para mantener la orientación. Cada nave espacial contiene 12 propulsores conectados a cuatro tanques de combustible de hidracina. Los datos de posición los proporciona un equipo GPS de alta sensibilidad, mientras que la actitud se mantiene mediante rastreadores de cuatro estrellas , dos acelerómetros y dos sensores solares . [1]
La misión se divide en tres fases. La fase de puesta en servicio durará aproximadamente cinco meses y medio después del lanzamiento, mientras que las fases científicas durarán dos años. La primera fase científica se centrará en el límite magnético entre la Tierra y el Sol (operaciones diurnas) durante un año y medio, con la formación de la nave espacial orbitando la Tierra a 2.550 por 70.080 km (1.580 por 43.550 millas). La segunda fase científica estudiará la reconexión en la cola magnética de la Tierra (operaciones del lado nocturno) durante medio año, aumentando la órbita a 2.550 por 152.900 km (1.580 por 95.010 millas). [1]
Instrumentos
Cada nave espacial lleva varios experimentos, divididos en tres conjuntos: el conjunto de plasma caliente, el conjunto de detectores de partículas energéticas y el conjunto de campos. [7]
Hot Plasma Suite mide los recuentos, direcciones y energías de partículas de plasma durante la reconexión. Consta de dos instrumentos:
- Investigación rápida de plasma (FPI), un conjunto de cuatro espectrómetros de electrones duales y cuatro espectrómetros de iones duales.
- Analizador de composición de plasma caliente (HPCA), detecta la velocidad de las partículas para determinar su masa y tipo.
Energetic Particles Detector Suite detecta partículas a energías que superan con creces las detectadas por Hot Plasma Suite. Consta de dos instrumentos:
- Sensor de partículas energéticas Fly's Eye (FEEPS), un conjunto de detectores de estado sólido de silicio para medir la energía de los electrones. Entre dos FEEPS por nave espacial, los detectores individuales están dispuestos para proporcionar 18 ángulos de visión diferentes simultáneamente; de ahí el término "ojo de mosca".
- El espectrómetro de iones energéticos (EIS) mide la energía y la velocidad total de los iones detectados para determinar su masa. El EIS puede detectar iones de helio y oxígeno a energías superiores a las del HPCA.
Fields Suite mide las características del campo eléctrico y magnético. Consta de seis instrumentos:
- Magnetómetro Fluxgate analógico (AFG), determina la fuerza de los campos magnéticos.
- Magnetómetro Fluxgate digital (DFG), determina la fuerza de los campos magnéticos.
- Electron Drift Instrument (EDI), mide la fuerza de los campos eléctricos y magnéticos enviando un haz de electrones al espacio y midiendo cuánto tardan los electrones en volver a circular en presencia de estos campos.
- La sonda doble de plano giratorio (SDP) consta de electrodos en el extremo de cuatro brazos de cables de 200 pies (60 m) que se extienden desde la nave espacial para medir campos eléctricos.
- Sonda doble axial (ADP), un conjunto de electrodos en dos antenas de 49 pies (15 m) montadas axialmente en la nave espacial.
- Magnetómetro de bobina de búsqueda (SCM), un magnetómetro de inducción utilizado para medir campos magnéticos.
Personal y desarrollo
El investigador principal es James L. Burch del Southwest Research Institute , con la asistencia de un equipo internacional de investigadores, tanto líderes de instrumentos como expertos en teoría y modelado. [8] El científico del proyecto es Thomas E. Moore del Goddard Space Flight Center . [9] La educación y la divulgación pública es un aspecto clave de la misión, con actividades para los estudiantes, sonificación de datos y espectáculos de planetario que se están desarrollando.
La misión fue seleccionada para recibir apoyo de la NASA en 2005. La ingeniería de sistemas, el diseño, la integración y las pruebas de buses espaciales han sido realizadas por Goddard Space Flight Center en Maryland . Se está mejorando la instrumentación, con una amplia experiencia obtenida de otros proyectos, como las misiones IMAGE , Cluster y Cassini . En junio de 2009, se permitió a MMS pasar a la Fase C, habiendo pasado una Revisión de Diseño Preliminar . La misión pasó su Revisión de Diseño Crítico en septiembre de 2010. [10] La nave espacial fue lanzada en un cohete Atlas V 421, [11] en marzo de 2015. [3] [12]
Formación de vuelo
Para recopilar los datos científicos deseados, la constelación de cuatro satélites MMS debe mantener una formación tetraédrica a través de una región de interés definida en una órbita muy elíptica. La formación se mantiene mediante el uso de un receptor GPS de gran altitud , Navigator , para proporcionar conocimiento de la órbita y maniobras regulares de mantenimiento de la formación . [13] A través de Navigator , la misión MMS rompió el récord mundial Guinness dos veces para fijar la altitud más alta de una señal de GPS (a 43,500 y 116,300 millas sobre la superficie en 2016 y 2019 respectivamente). [14] [15]
Descubrimientos
En 2016, la misión MMS fue la primera en detectar directamente la reconexión magnética , el fenómeno que impulsa el clima espacial en la magnetosfera de la Tierra. [16] [17]
Desde entonces, MMS ha detectado que se produce una reconexión magnética en lugares inesperados. En 2018, MMS realizó la primera detección de reconexión magnética en la vaina magnética , una región del espacio que antes se pensaba que era demasiado caótica e inestable para mantener la reconexión. [18] Las cuerdas de flujo magnético y los vórtices de Kelvin-Helmholtz son otros fenómenos en los que MMS ha detectado eventos de reconexión en contra de las expectativas. [5]
En agosto de 2019, los astrónomos informaron que MMS realizó las primeras mediciones de alta resolución de una onda de choque interplanetaria del sol. [19]
Ver también
- IMAGE , el generador de imágenes para la exploración global de Magnetopausa a Aurora, un satélite de investigación de magnetosfera anterior
- PUÑETAZO
- TRAZADORES
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l "Multiescala magnetosférica: uso de la magnetosfera de la Tierra como laboratorio para estudiar la microfísica de la reconexión magnética" (PDF) . NASA . Marzo de 2015 . Consultado el 12 de marzo de 2015 .
- ^ "Instrumentos y naves espaciales MMS" . NASA . El 3 de agosto de 2017 . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ a b "Lanzamiento de MMS" . NASA . 2 de abril de 2015 . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ Lewis, WS "MMS-SMART: Quick Facts" . Instituto de Investigaciones del Suroeste . Consultado el 5 de agosto de 2009 .
- ^ a b Johnson-Groh, Mara (12 de marzo de 2020). "MMS de la NASA marca su quinto año batiendo récords en el espacio" . NASA . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ Vaivads, Andris; Retinò, Alessandro; André, Mats (febrero de 2006). "Microfísica de Reconexión Magnética". Reseñas de ciencia espacial . 122 (1–4): 19–27. Código Bibliográfico : 2006SSRv..122 ... 19V . doi : 10.1007 / s11214-006-7019-3 .
- ^ "Instrumentos a bordo de MMS" . NASA . 30 de julio de 2015 . Consultado el 2 de enero de 2016 .
- ^ "El equipo SMART" . Instituto de Investigaciones del Suroeste . Consultado el 28 de septiembre de 2012 .
- ^ Fox, Karen C .; Moore, Tom (1 de octubre de 2010). "Preguntas y respuestas: misiones, reuniones y el modelo de neumático radial de la magnetosfera" . NASA . Consultado el 28 de septiembre de 2012 .
- ^ Hendrix, Susan (3 de septiembre de 2010). "La misión magnetosférica de la NASA pasa un hito importante" . NASA . Consultado el 28 de septiembre de 2012 .
- ^ "Atlas V de United Launch Alliance recibió cuatro misiones de lanzamiento de cohetes de la NASA" (Comunicado de prensa). United Launch Alliance . 16 de marzo de 2009. Archivado desde el original el 20 de julio de 2015 . Consultado el 5 de agosto de 2009 .
- ^ Werner, Debra (19 de diciembre de 2011). "Gasto atrasos creciente reconocimiento de la contribución de la heliofísica" . SpaceNews . Consultado el 6 de marzo de 2014 .
- ^ "Nave espacial magnetosférica multiescala" . Centro de vuelo espacial Goddard . NASA . Consultado el 1 de mayo de 2018 .
- ^ Johnson-Groh, Mara (4 de noviembre de 2016). "MMS de la NASA rompe el récord mundial Guinness" . NASA . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ Baird, Danny (4 de abril de 2019). "Satélite récord avanza la exploración de GPS de gran altitud de la NASA" . NASA . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ Choi, Charles Q. (13 de mayo de 2016). "Las sondas de la NASA presencian poderosas tormentas magnéticas cerca de la Tierra" . Scientific American . Consultado el 14 de mayo de 2016 .
- ^ Burch, JL; et al. (Junio de 2016). "Medidas a escala electrónica de reconexión magnética en el espacio" . Ciencia . 352 (6290). aaf2939. Código Bibliográfico : 2016Sci ... 352.2939B . doi : 10.1126 / science.aaf2939 . hdl : 10044/1/32763 . PMID 27174677 .
- ^ Johnson-Groh, Mara (9 de mayo de 2018). "La nave espacial de la NASA descubre un nuevo proceso magnético en un espacio turbulento" . NASA . Consultado el 12 de marzo de 2020 .
- ^ Johnson-Groh, Mara (8 de agosto de 2019). "MMS de la NASA encuentra su primer choque interplanetario" . NASA . Consultado el 12 de agosto de 2019 .
- Moldwin, Mark (2008). Introducción al clima espacial . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 978-0-521-86149-6.
- "SwRI para liderar la misión magnetosférica multiescala de la NASA" . Espacio diario . 12 de mayo de 2005.
- Sharma, A. Surjalal; Curtis, Steven A. (2005). "Misión Magnetosférica Multiescala". Fenómenos de desequilibrio en plasmas . Biblioteca de Astrofísica y Ciencias Espaciales. 321 . Springer Holanda. págs. 179–195. doi : 10.1007 / 1-4020-3109-2_8 . ISBN 978-1-4020-3108-3.
- Consejo Nacional de Investigaciones (2003). El sol a la tierra y más allá . Prensa de Academias Nacionales. ISBN 978-0-309-08972-2.
- Plan Estratégico de la NASA 2006 . NASA. 2006. OCLC 70110760 . NP-2006-02-423-HQ.
- Plan Científico para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA 2007-2016 (PDF) . NASA. 2007. NP-2007-03-462-HQ. Archivado desde el original (PDF) el 24 de febrero de 2014.
enlaces externos
- Sitio de la Misión Magnetosférica Multiescala por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
- Sitio de la Misión Magnetosférica Multiescala por la Dirección de Misiones de la NASA
- Sitio de misión magnetosférica multiescala por Southwest Research Institute
- Sitio de misión magnetosférica multiescala de la Universidad de Rice
- Canal de la Misión Magnetosférica Multiescala en YouTube