MMS任务给独特的看磁重连接

美国宇航局的MMS形成将使磁性重新连接的独特看

该图像显示了四个彩信宇宙飞船的金字塔形状。这种三维布置允许MMS收集磁重新连接的最佳可能数据。科学家将改变四个航天器之间的距离,以研究不同尺度的磁重新连接。积分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

美国宇航局磁体的MultiScale Mission准备好,为天文学家提供独特的磁性重新连接。

2015年7月9日,美国宇航局的磁体多尺度或MMS的四个航天器,首次开始以金字塔形状飞行。四面金字塔形状称为四面体 - 意味着科学家的观察将分散在三维之外。

MMS将收集数据来研究一种叫做磁场重连的现象,这种现象和宇宙中的许多其他地方一样,发生在地球周围的磁场与太阳风携带的磁场连接或断开时,重新调整地球磁泡的形状,并让粒子以难以置信的速度飞离。

这种四面体形成是科学家和轨道工程师之间的多年讨论,以产生最佳观察的可行轨道。这样的金字塔是提供关于地球空间环境的三维信息 - 如果所有四个航天器在线或平面移动,MMS就不能观察到它的完整形状。


该视频显示了四个彩信航天器的动态轨道。柔性金字塔形状的形成允许MMS收集磁重新连接的最佳三维数据。将调整轨道,最终将四个航天器带到彼此的大约六英里范围内。积分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

MMS'轨道的其他主要特征可以在其名称中看到:MultiScale。因为四个彩信航天器轨道可以单独变化,因此科学家可以调整四个航天器之间的距离,使它们能够研究各种不同的空间尺度上的磁重新连接。

“你可以将形成作为一种元仪器,”美国宇航局在马里兰州格林贝尔州格林贝尔州的戈斯贝尔斯空间飞行中心的MMS使命互联网工程师说。“那种像望远镜的那种一样,调整彩信宇宙飞船形成的规模会带来不同的过程。”

Schiff自1998年以来一直是MMS轨道规划的一部分,自1998年以来,在2015年3月推出的任务开始前。科学家的平衡研究目标是工程和经济上可行的 - 更多燃料,用于更多的机动性导致更昂贵的发射车辆,例如 - 是在甚至正式选择的使命之前进行的谈话,更少推出。

MMS轨道的第一阶段,将携带航天器穿过地球磁气圈的前端——地球周围的磁泡——正好在边界处,在那里它与来自太阳的源源不断的太阳粒子风相互作用。在这里,当太阳的磁场与地球周围的磁场相互作用时,爆炸的磁重联事件就会发生。在一年多的时间里,这四个航天器每天都在这些边界上飞行,当它们发生的时候,四个航天器就会放大磁重联事件。

“它的金字塔形成和极快的时间分辨率将使第一个达到最小重新连接的三维观察,”戈德通道的米姆·莫尔(MMS项目科学家)说。

轨道团队还确保MMS任务结构灵活 - 在不同的分离距离,使命可以在那些全部重要的不同尺度上看到进程。当发生磁性重新连接时,该区域中的磁场和电场变化非常快。这导致流动带电粒子的禁止行为 - 这是由磁性电场自然移动的 - MMS上的仪器旨在测量。因此,通过查看不同带电粒子的行为,如电子和离子,科学家们可以“看到”磁重新连接期间发生的事情。

因为离子比电子更重 - 至少1,800次更重 - 它们不易被磁场和电场推动或拉动。这意味着在通过磁场或电场抽取之前,离子可以比电子更远。这种差异意味着研究磁性重新连接在两个尺度上 - 更大的离子尺度和较小的电子秤。MMS形成的缩放将允许科学家们研究两者。

美国宇航局的MMS形成将使磁性重新连接的独特看

与GPS卫星的轨道相比,不同阶段的MMS轨道图显示了MMS使用GPS的独特方式。因为MMS飞到GPS卫星的轨道上方,所以MMS航天器从地球的相对侧接收它们的GPS信号。积分:美国宇航局

经过地球磁层的前面之后,MMS将进入第2阶段,在此期间,其轨道将稳步扩大,直到它距离地球有99,000英里之外。在那里它将穿过一个被称为Magnet靶的地球后面的磁极的区域 - 已知发生磁性重新连接的另一个区域。

“我们谈论整个MMS的轨道,并通过磁影层的一天和夜间飞行,”Schiff说。“但事实是,每个航天器都在自己的轨道上。所以我们不仅仅是要获得一位女王蜜蜂飞过一天和夜间的正确部分,我们必须把整个蜂巢放在一起。“

这意味着团队必须不仅仅想到每个航天器轨道地球,而是如何在与其他人的形成方面的形成 - 这是一项将继续在使命的一生中持续存在。当MMS于2015年7月被迁移到其第一个四面体形成时,航天器相距约100英里。四个航天器的欧洲航天局/美国航空航天队的聚类使命有航天器关闭的时期,但MMS将更近。在任务的第一阶段的过程中,即将下降的步骤 - 首先下降到40英里,然后15,然后只有六英里。

这些距离将标志着一个轨道工程胜利:这么多的航天器从未在长时间一起靠近这样靠近。完成此专长MMS利用另一个录制的工程成就。航天器房屋是曾经飞行的最高工作GPS接收器。GPS - 您可能用来推向新的地方的熟悉的系统 - 在地球上约12,000英里的轨道上使用几颗卫星来三角化。GPS已被用于跟踪较低轨道的航天器,但MMS是第一个使用GPS从上面使用的任务。为了比较,MMS'在最大高度为约48,000英里 - 大约4倍GPS卫星的四倍。因此,它带有额外的敏感GPS传感器,以便从地球另一侧飞行的卫星飞行的信号。

所有这些关注轨道规划当然是为了一个目标:收集最佳的科学观察结果。

“将MMS移动到其四面体形成是一个非常庞大的里程碑,”摩尔说。“经过多年的期待后,我们都非常兴奋地继续科学分析!”

MMS目前正处于试运行阶段,该阶段将对其系统和仪器进行测试,并将于2015年9月开始正式科学观测。MMS是美国宇航局的第四次日地探测计划。戈达德建造、集成和测试了四个MMS航天器,并负责总体任务管理和任务操作。位于德克萨斯州圣安东尼奥的西南研究院(Southwest Research Institute)领导着仪器套件科学团队,新罕布什尔大学(University of New Hampshire)领导着FIELDS仪器套件。科学操作计划和仪器指令序列开发将在位于博尔德的科罗拉多大学大气和空间物理实验室的MMS科学操作中心进行。

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