Введение
Спутник NASA программы "Исследователь" (англ. Explorer) – спутник NASA на орбите Земли, использующий энергетически нейтральные атомы (ENAs) для получения изображений области взаимодействия между Солнечной системой и межзвездным пространством. Миссия является частью программы NASA "Малые исследователи" и была запущена ракетой-носителем Pegasus XL 19 октября 2008 года. Руководитель миссии – доктор Дэвид Дж. Маккомас (главный исследователь IBEX), ранее работавший в Юго-Западном исследовательском институте (SwRI), а в настоящее время – в Принстонском университете. Датчики IBEX Hi и IBEX Lo были построены Национальной лабораторией Лос-Аламоса и Центром передовых технологий Lockheed Martin соответственно. Корпорация Orbital Sciences Corporation изготовила платформу спутника и проводила экологические испытания космического аппарата. Плановая продолжительность миссии составляла два года после ввода в эксплуатацию, основной этап завершился в начале 2011 года. Космический аппарат и датчики остаются работоспособными, и миссия продолжается в рамках расширенной программы. IBEX находится на спин-стабилизированной орбите вокруг Земли, ориентированной на Солнце. В июне 2011 года IBEX был переведен на новую, более эффективную и стабильную орбиту.
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.
Научная цель
Научная цель миссии «Межзвездный исследователь границ» (IBEX) — выяснить природу взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой на границе Солнечной системы. IBEX достиг этой цели, создавая полные карты неба интенсивности (интегрированной по линии визирования) ENA в различных энергетических диапазонах каждые шесть месяцев. Большинство этих ENA образуются в гелиооболочке — области, где происходит это взаимодействие.
Запуск
Спутник IBEX был соединен с ракетой-носителем Pegasus XL на авиабазе Ванденберг в Калифорнии, после чего собранный комплекс был подвешен под самолетом-носителем Lockheed L 1011 Stargazer и доставлен на атолл Кваджалейн в центральной части Тихого океана. Stargazer прибыл на атолл Кваджалейн 12 октября 2008 года.
Профиль миссии
Спутник IBEX первоначально был выведен на высокоэллиптическую переходную орбиту с низким перигеем и использовал твердотопливный ракетный двигатель в качестве заключительного разгонного блока в апогее для значительного повышения перигея и достижения целевой высокоэллиптической орбиты. IBEX находится на сильно эксцентричной эллиптической околоземной орбите, изменяющейся от перигея около до апогея около. Его первоначальная орбита составляла около.
Координация орбиты
В июне 2011 года IBEX перешел на новую орбиту, подняв перигей более чем на [значение опущено в оригинале]. Новая орбита имеет период, равный одной трети лунного месяца, что, при правильной фазе, позволяет избежать слишком сближения с Луной, гравитация которой может негативно повлиять на орбиту IBEX. Теперь космическому аппарату требуется меньше топлива для поддержания стабильной орбиты, что увеличивает срок его службы до более чем 40 лет.
Инструменты
Гелиосферная граница Солнечной системы визуализируется путем измерения местоположения и интенсивности столкновений обмена зарядами, происходящих во всех направлениях. Полезная нагрузка спутника состоит из двух приборов для визуализации нейтральных атомов (ENA) – IBEX Hi и IBEX Lo. Каждый из них включает в себя коллиматор, ограничивающий поле зрения (FoV), преобразовательную поверхность для преобразования нейтрального водорода и кислорода в ионы, электростатический анализатор (ESA) для подавления ультрафиолетового излучения и отбора ионов в определенном энергетическом диапазоне, а также детектор для подсчета частиц и идентификации типа каждого иона. Оба этих датчика представляют собой камеры с одним пикселем и полем зрения около 7° x 7°. Прибор IBEX Hi регистрирует количество частиц в более высоком энергетическом диапазоне (300 эВ – 6 кэВ), чем прибор IBEX Lo (10 эВ – 2 кэВ). Научная полезная нагрузка также включает в себя комбинированный электронный блок (CEU), который управляет напряжениями на коллиматоре и ESA, считывает и записывает данные с детекторов частиц каждого датчика.
Сообщение
По сравнению с другими космическими обсерваториями, IBEX имеет низкую скорость передачи данных из-за ограниченных требований миссии. Скорость передачи данных IBEX медленнее, чем у других телескопов, из-за характера собираемых данных. IBEX не нуждается в "высокоскоростном" соединении, поскольку он способен собирать лишь до нескольких частиц в минуту. Связь со спутника на Землю в 20 раз медленнее, чем у типичного домашнего кабельного модема (320 000 бит в секунду) – это скорость передачи данных со спутника, а от Земли к спутнику – всего 2000 бит в секунду, что в 250 раз медленнее! После того, как сигнал принят наземными приемниками, он передается через интернет в центр управления миссией в Даллесе, штат Вирджиния, и в Научно-операционный центр IBEX в Сан-Антонио, штат Техас. К 2012 году было опубликовано более 100 научных статей, связанных с IBEX, которые главный исследователь назвал "невероятным научным урожаем". Первоначальные интерпретации указывают на то, что "межзвездная среда оказывает гораздо большее влияние на структуру гелиосферы, чем считалось ранее". В настоящее время Солнце движется сквозь Местное межзвездное облако, и размер и форма гелиосферы являются ключевыми факторами, определяющими ее способность защищать от космических лучей. Если IBEX обнаружит изменения в форме ленты, это может показать, как гелиосфера взаимодействует с локальным пухом. Также были зафиксированы ENA из магнитосферы Земли. Кроме того, IBEX обнаружил нейтральные атомы из-за пределов Солнечной системы, которые отличаются по составу от солнечных. Удивительно, но IBEX обнаружил отсутствие ударного фронта у гелиосферы и измерил ее скорость относительно локальной межзвездной среды (LISM) как , что является уточнением предыдущего измерения, выполненного аппаратом Ulysses. Эти скорости соответствуют давлению на гелиосферу Солнца на 25% меньше, чем предполагалось ранее.
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.