Кіріспе
Explorer бағдарламасының NASA спутнигі Interstellar Boundary Explorer (IBEX немесе Explorer 91 немесе SMEX 10) – Күн жүйесі мен жұлдызаралық кеңістіктің өзара әрекеттесу аймағын бейнелеу үшін энергетикалық бейтарап атомдарды (ENAs) пайдаланатын Жер орбитасындағы NASA спутнигі. Бұл миссия NASA-ның Кіші Explorer бағдарламасының бөлігі және 2008 жылдың 19 қазанында Pegasus XL зымырандық құрылғысымен ұшырылды. Миссияны бұрын Оңтүстік-Батыс зерттеу институтында (SwRI) жұмыс істеген, қазір Принстон университетіндегі доктор Дэвид Дж. Маккомас (IBEX жобасының жетекшісі) басқарады. Лос-Аламос Ұлттық зертханасы IBEX Hi сенсорын, ал Lockheed Martin Advanced Technology Center IBEX Lo сенсорын құрастырды. Orbital Sciences Corporation спутниктік платформаны жасады және ғарыш кемесінің қоршаған ортаға төзімділігін сынау орталығы болды. Миссияның жоспарланған мерзімі іске қосылғаннан кейін екі жылға белгіленген, ал негізгі кезең 2011 жылдың басында аяқталды. Ғарыш кемесі мен сенсорлар қазір де жақсы жағдайда және миссия жалғастырылуда. IBEX Күнге бағытталған, айналмалы орбитада тұрақталған. 2011 жылдың маусым айында IBEX жаңа, тиімдірек және тұрақтырақ орбитаға көшірілді.
Interstellar Boundary Explorer (IBEX or Explorer 91 or SMEX 10) is a NASA satellite in Earth orbit that uses energetic neutral atoms (ENAs) to image the interaction region between the Solar System and interstellar space. The mission is part of NASA's Small Explorer program and was launched with a Pegasus XL launch vehicle on 19 October 2008. The mission is led by Dr. David J. McComas (IBEX principal investigator), formerly of the Southwest Research Institute (SwRI) and now with Princeton University. The Los Alamos National Laboratory and the Lockheed Martin Advanced Technology Center built the IBEX Hi and IBEX Lo sensors respectively. The Orbital Sciences Corporation manufactured the satellite bus and was the location for spacecraft environmental testing. The nominal mission baseline duration was two years after commissioning, and the prime ended in early 2011. The spacecraft and sensors are still healthy and the mission is continuing in its extended mission. IBEX is in a Sun oriented spin stabilized orbit around the Earth. In June 2011, IBEX was shifted to a new, more efficient, much more stable orbit.
Ғылыми мақсат
Жұлдызаралық шекараны зерттеу (IBEX) миссиясының ғылыми мақсаты – Күн жүйесінің шетінде Күн желi мен жұлдызаралық ортаның өзара әрекеттесуiнiң сипатын анықтау. IBEX бұл мақсатқа жете алды, әр алты ай сайын энергияның әртүрлі диапазонындағы ENA-лардың интенсивтiлiгiнiң (көзден интегралдау арқылы) толық аспан карталарын жасау арқылы. Осы ENA-лардың көпшiлiгi өзара әрекеттесу аймағы болып табылатын гелиоқабықта пайда болады.
Іске қосу
IBEX спутнигі Калифорниядағы Ванденберг әуе күштері базасында Pegasus XL ұшыру құралымен біріктірілді, содан кейін біріктірілген аппарат Lockheed L 1011 Stargazer аналық ұшағының астына ілінді және Тынық мұхитының орталық бөлігіндегі Кваджалейн атолына ұшырылды. Stargazer 2008 жылдың 12 қазанында Кваджалейн атолына жетті.
Миссияның профилі
IBEX спутнигі бастапқыда төмен перигейлі, өте эллипстік трансферлік орбитаға ұшырылды және перигейін күрт көтеру және қажетті биіктіктегі эллипстік орбитаға қол жеткізу үшін апогейдегі соңғы күшейту сатысы ретінде қатты отынмен жұмыс істейтін ракеталық қозғалтқышты пайдаланды. IBEX – өте эксцентрикалық эллипстік Жер орбитасында, ол шамамен перигейден шамамен апогейге дейін өзгереді. Оның бастапқы орбитасы шамамен ... болды.
Орбитасы түзетілген
2011 жылдың маусым айында IBEX жаңа орбитаға көшті, бұл оның перигейін айтарлықтай жоғарылатты. Жаңа орбитаның периоды ай фазасының үштен бір бөлігін құрайды, ал дұрыс синхронизация арқасында ғарыш кемесі Айға тым жақын ұшып кетпейді, себебі Айдың гравитациясы IBEX орбитасына кері әсер ете алады. Қазіргі таңда ғарыш кемесі тұрақты орбитаны сақтау үшін аз отын қолданады, бұл оның қызмет ету мерзімін 40 жылдан астамға ұзартады.
Құралдар
Күн жүйесінің гелиосфералық шекарасы барлық бағытта пайда болатын заряд алмасудағы соқтығысулардың орналасуы мен шамасын өлшеу арқылы суретке түсірілуде. Спутниктің пайдалы жүктемесі екі энергетикалық нейтралды атом (ENA) бейнелеу құрылғыларынан тұрады, IBEX Hi және IBEX Lo. Олардың әрқайсысы олардың көрініс өрісін шектейтін коллиматордан (FoV), нейтралды сутегі мен оттегін иондарға айналдыратын конверсиялық беттен, ультрафиолет сәулесін басу және белгілі бір энергия диапазонының иондарын таңдау үшін электростатикалық анализатордан (ESA) және бөлшектерді санап, әрбір ионның түрін анықтау үшін детектордан тұрады. Бұл екі сенсор да 7° x 7° шамасындағы көрініс өрісі бар бір пикселдік камера. IBEX Hi аспап IBEX Lo энергия жолағынан (10 eV - 2 keV) жоғары энергия жолағында (300 eV - 6 keV) бөлшектер санын тіркейді. Ғылыми жүк құрамына коллиматор мен ЭКА кернеуін басқаратын, әр сенсордың бөлшектер детекторларынан деректерді оқитын және жазатын біріккен электроника бірлігі (CEU) кіреді.
Байланыс
Басқа ғарыш обсерваторияларымен салыстырғанда, IBEX миссияның шектеулі талаптарына байланысты деректерді беру жылдамдығы төмен. IBEX деректерді беру жылдамдығы, ол жинаған деректердің ерекшелігіне байланысты, басқа телескоптармен салыстырғанда баяу. IBEX-ке "жоғары жылдамдықты" қосылым қажет емес, себебі ол минутына бірнеше ғана бөлшекті жинау мүмкіндігіне ие. Жерсеріктен жерге қатынас, әдеттегі үй кабельдік модемінен (320 000 бит/секунд) 20 есе баяу [спутниктің беру жылдамдығы], ал жерден жерсерікке қатынас секундына 2000 бит/секунд, яғни 250 есе баяу! Жердегі қабылдағыштар сигналды жинағаннан кейін, ол интернет арқылы Вирджиния штатының Даллес қаласындағы Миссияны басқару орталығына және Техас штатының Сан-Антонио қаласындағы IBEX ғылыми операциялық орталығына жіберіледі. 2012 жылға қарай IBEX-ке қатысты 100-ден астам ғылыми мақала жарияланды, оларды бас зерттеуші "керемет ғылыми жетістік" деп сипаттады. Алғашқы түсіндірмелер "жұлдызаралық ортаның гелиосфера құрылымына бұрынғыдан әлдеқайда күшті әсер ететінін" көрсетеді. Қазіргі уақытта Күн жергілікті жұлдызаралық бұлттан өтіп барады, ал гелиосфераның мөлшері мен пішіні ғарыш сәулелерінен қорғану қабілетін анықтаудағы маңызды факторлар болып табылады. Егер IBEX лента пішініндегі өзгерістерді анықтаса, онда гелиосфераның жергілікті ортамен қалай өзара әрекеттесетінін көрсетуге болады. Сондай-ақ, ол Жердің магнитосферасынан ENA-ларды байқады. Ол Күн жүйесінен тыс бейтарап атомдарды анықтады, олардың құрамы Күннен өзгеше екені анықталды. Күтпегендей, IBEX гелиосферада соққы толқыны жоқ екенін ашты және оның жылдамдығын жергілікті жұлдызаралық ортаға (LISM) қатысты өлшеді, бұл бұрынғысынан жақсы нәтиже. Бұл жылдамдықтар Күннің гелиосферасына бұрынғыдан 25%-ға аз қысым түсіретінін көрсетеді.
On the average IBEX Hi detects about 500 particles per day, and IBEX Lo, less than 100. By 2012, over 100 scientific papers related to IBEX were published, described by the principal investigator as "an incredible scientific harvest". Initial interpretations suggest that "the interstellar environment has far more influence on structuring the heliosphere than anyone previously believed". The Sun is currently traveling through the Local Interstellar Cloud, and the heliosphere's size and shape are key factors in determining its shielding power from cosmic rays. Should IBEX detect changes in the shape of the ribbon, that could show how the heliosphere is interacting with the Local Fluff. It has also observed ENAs from the Earth's magnetosphere. It went on to detect neutral atoms from outside the Solar System, which were found to differ in composition from the Sun. Surprisingly, IBEX discovered that the heliosphere has no bow shock, and it measured its speed relative to the local interstellar medium (LISM) as , improving on the previous measurement of by Ulysses. Those speeds equate to 25% less pressure on the Sun's heliosphere than previously thought.