성단 II (우주선)

Cluster II (spacecraft)
성단 II
The Cluster II constellation.
성단 별자리에 대한 작가의 느낌.
임무유형자기권 연구
교환입니다.ESA와 NASA의 협력
COSPARIDFM6 (살사): 2000-041A
FM7 (SAMBA): 2000-041B
FM5 (룸바): 2000-045A
FM8 (TANGO): 2000-045B
SATCAT no.FM6(살사): 26411
FM7 (SAMBA): 26410
FM5 (룸바): 26463
FM8(탱고): 26464
웹사이트http://sci.esa.int/cluster
임무지속시간계획기간 : 5년
엘라스페드: 23년 1개월 23일
우주선 특성
제조자에어버스 (ex)도르니에)[1]
발사질량1,200kg (2,600lb)[1]
건괴550kg (1,210lb)[1]
탑재체질량71kg (157lb)[1]
치수2.9 m x 1.3 m (9.5 ft x 4.3 [1]ft)
힘224와트[1]
미션시작
출시일자FM6 : 2000년 7월 16일 12:39 UTC (2000-07-16)UTC 12:39Z)
FM7 : 2000년 7월 16일 12:39 UTC (2000-07-16)UTC 12:39Z)
FM5:09 2000년 8월 9일 UTC 11:13 (2000-08-09)UTC 11:13Z)
FM8:09 2000년 8월 9일 UTC 11:13 (2000-08-09)UTC 11:13Z)
로켓소유스-유/프레가트
발사장바이코누르 31/6
청부업자스타샘
임무종료
마지막연락처2024년 9월(예정)
궤도 매개변수
기준계지구중심의
레짐타원 궤도
페리기 고도FM6 : 16,118 km (10,015 mi)
FM7: 16,157 km (10,039 mi)
FM5: 16,022 km (9,956 mi)
FM8: 12,902 km (8,017 mi)
포지 고도FM6: 116,740 km (72,540 mi)
FM7: 116,654 km (72,485 mi)
FM5: 116,786 km (72,567 mi)
FM8: 119,952 km (74,535 mi)
성향FM6: 135도
FM7: 135도
FM5: 138도
FM8: 134도
기간FM6: 3259분
FM7: 3257분
FM5: 3257분
FM8: 3258분
에포크2014년 3월 13일 11:15:07 UTC
Cluster II mission insignia
성단 II의 ESA 태양계 표지

성단[2] II는 거의 두 번의 태양 주기 동안 지구의 자기권을 연구하기 위한 유럽 우주국의 우주 임무입니다.이 임무는 4면체 형태로 비행하는 4대의 동일한 우주선으로 구성되어 있습니다.1996년 발사 실패로 사라진 원래의 클러스터 우주선을 대체하기 위한 것으로, 클러스터 II 우주선 네 대는 2000년 7월과 8월 카자흐스탄 바이코누르에서 두 대의 소유즈-프레가트 로켓에 실려 성공적으로 2인 1조로 발사되었습니다.2011년 2월, 성단 II는 우주에서의 성공적인 과학 작업 10주년을 기념했습니다.2021년 2월, 성단 II는 우주에서의 성공적인 과학 작업 20주년을 기념했습니다.2023년 3월 현재 임무는 2024년 [3]9월까지 연장되었습니다.중국 국가우주국/ESA 이중성 임무는 2004년부터 2007년까지 클러스터 II와 함께 수행되었습니다.

미션개요

네 개의 동일한 성단 II 위성은 지구 주위를 정보 비행함으로써 태양의 활동이 지구의 우주 환경에 미치는 영향을 연구합니다.우주 역사상 처음으로, 이 임무는 태양풍이 자기권과 어떻게 상호작용하고 오로라를 포함한 근지구 우주와 대기에 영향을 미치는지에 대한 3차원 정보를 수집할 수 있습니다.

우주선은 원통형이며(2.9 x 1.3m, 온라인 3D 모델 참조) 분당 15회전으로 회전합니다.발사 후, 그들의 태양 전지는 기구와 통신을 위해 224와트의 전력을 제공했습니다.태양열 배열 전력은 임무가 진행됨에 따라 에너지가 넘치는 하전 입자에 의한 손상으로 인해 점차 감소해 왔지만, 이것은 계획된 것이고 전력 수준은 과학 작업에 충분한 수준을 유지하고 있습니다.네 대의 우주선은 자기권 구조와 경계를 연구하기 위해 다양한 사면체 형태로 기동합니다.우주선 간 거리는 변경될 수 있으며 약 4km에서 10,000km까지 다양합니다.우주선 발사중량의 약 절반은 운용궤도로 이동하는 추진체와 우주선 간 이격거리를 변화시키는 기동체가 차지했습니다.

우주선의 고도의 타원 궤도는 처음에 약 4 R (지구 반경 1 R = 6371 km)의 근일점에 도달했고 19.6 R의 근일점에 도달했습니다. 각각의 궤도는 완료하는 데 약 57시간이 걸렸습니다.궤도는 시간이 지남에 따라 진화했습니다. apsides의 선은 남쪽으로 회전하여 궤도가 자기 꼬리 전류 시트를 통과하는 거리가 점진적으로 감소하고 광범위한 주간 자기 정지 교차 위도가 샘플링되었습니다.중력 효과는 근일점 거리에 장기간의 변화 주기를 부과하는데, 근일점은 2011년에 다시 상승하기 시작하기 전에 근일점이 100 km로 감소했습니다.궤도 비행기가 90도 기울어지지 않게 회전했습니다.ESOC에 의한 궤도 수정은 궤도 주기를 54시간으로 변경시켰습니다.이 모든 변화로 인해 클러스터는 초기 2년 임무에서 가능했던 것보다 훨씬 더 넓은 자기권 지역을 방문할 수 있게 되었고, 임무의 과학적 폭을 향상시켰습니다.

유럽 우주 운영 센터(ESOC)는 원격 측정을 획득하고 우주선으로부터 과학 데이터를 온라인 데이터 센터에 배포합니다.영국 러더퍼드 애플턴 연구소의 합동 과학 운영 센터 JSOC는 과학적 계획을 조정하고 계측기 팀과 협력하여 ESOC에 병합된 계측기 명령 요청을 제공합니다.

클러스터 과학 아카이브는 클러스터 및 이중성 과학 임무의 ESA 장기 아카이브입니다.2014년 11월 1일부터 클러스터 임무 과학 데이터 및 지원 데이터셋에 대한 유일한 공공 액세스 지점입니다.Double Star 데이터는 이 아카이브를 통해 공개됩니다.클러스터 과학 아카이브는 다른 모든 ESA 과학 아카이브들과 함께 스페인 마드리드 근처에 위치한 유럽 우주 천문 센터에 위치해 있습니다.2006년 2월부터 2014년 10월까지 Cluster Active Archive를 통해 클러스터 데이터에 액세스할 수 있었습니다.

역사

성단 임무는 1982년 ESA에 제안되어 1986년 태양 및 태양권 관측소(SOHO)와 함께 승인되었으며, 이 두 임무는 ESA의 Horizon 2000 임무 프로그램의 태양 지상 물리학 "코너스톤"을 구성했습니다.비록 원래의 클러스터 우주선이 1995년에 완성되었지만, 1996년에 위성들을 운반하는 아리안 5 로켓의 폭발은 새로운 기구들과 우주선이 만들어지는 동안 그 임무를 4년 지연시켰습니다.

2000년 7월 16일, 바이코누르 우주기지에서 발사된 소유스-프레가트 로켓은 교체된 군집 II 우주선 두 대(살사와 삼바)를 주차 궤도로 발사했고, 그곳에서 그들은 57시간 동안 19,000 × 119,000 킬로미터 궤도로 자력으로 움직였습니다.3주 후인 2000년 8월 9일, 소유스-프레가트 로켓이 나머지 두 대의 우주선 (룸바와 탱고)을 비슷한 궤도로 들어 올렸습니다.우주선 1호 룸바는 피닉스 우주선으로도 알려져 있는데, 이 우주선은 원래의 임무가 실패한 후 남은 여분의 부품으로 만들어졌기 때문입니다.탑재체의 시운전 후, 첫번째 과학적 측정은 2001년 2월 1일에 이루어졌습니다.

유럽 우주국은 모든 ESA 회원국의 [4]위성 이름을 짓기 위해 대회를 열었습니다.영국 출신의 레이 코튼(Ray Cotton)은 럼바(Rumba), 탱고(Tango), 살사(Salsa), 삼바([5]Samba)라는 이름으로 이 대회에서 우승했습니다.레이의 거주지인 브리스틀(Bristol)은 도시와 위성의 연관성을 인정받아 위성의 [6][7]규모 모델을 수상했습니다.하지만, 수년간 보관된 후, 그들은 마침내 러더퍼드 애플턴 연구소에 집을 주었습니다.

원래 2003년 말까지 지속될 계획이었지만, 그 임무는 여러 차례 연장되었습니다.첫 번째 연장은 2004년부터 2005년까지, 두 번째 연장은 2005년부터 2009년 6월까지 임무를 수행했습니다.임무는 현재 2024년 [3]9월까지 연장되었습니다.

과학적 목표

이전의 단일 우주선과 두 우주선 임무는 자기권의 경계를 정확하게 연구하는 데 필요한 데이터를 제공할 수 없었습니다.자기권을 구성하는 플라즈마는 원격 감지 기술로는 볼 수 없기 때문에 위성을 이용하여 현장에서 측정해야 합니다.네 대의 우주선은 과학자들이 자기권의 영역과 자기권과 태양풍 사이에서 일어나는 복잡한 플라즈마 상호작용의 사실적인 그림을 만드는 데 필요한 3D 시간 분해 측정을 할 수 있게 해줍니다.

각각의 위성은 태양풍, 활 충격, 자기권, 극첨판, 자기권, 자기권, 극첨판 경계층, 극첨판과 오로라 영역의 공간과 시간의 작은 규모의 플라즈마 구조를 연구하도록 설계된 11개의 장비의 과학적 탑재물을 운반합니다.

  • 활 충격은 태양풍이 지구 주위로 굴절되기 전에 초음속에서 아음속으로 감속하는 지구와 태양 사이의 공간입니다.이 지역을 횡단할 때 우주선은 활 충격에서 발생하는 과정을 특징짓는 데 도움이 되는 측정을 합니다. 뜨거운 흐름 이상의 기원과 활 충격을 통한 전자기파의 전달 그리고 태양풍으로부터 오는 자기열과 같은 것입니다.
  • 활 충격 뒤에는 지구와 태양풍 자기장을 분리하는 얇은 플라즈마 층이 있습니다.이 경계는 태양풍압의 변화가 일정하기 때문에 계속 움직입니다.태양풍과 자기권 내의 플라즈마와 자기압이 각각 평형상태에 있어야 하기 때문에 자기권은 뚫을 수 없는 경계가 되어야 합니다.그러나 플라즈마가 태양풍으로부터 자기권으로 자기권을 가로질러 지나가는 것이 관측되었습니다.성단의 4점 측정은 자기권 정지의 움직임을 추적하고 태양풍으로부터 플라즈마가 침투하는 메커니즘을 설명하는 것을 가능하게 합니다.
  • 북반구와 남반구의 두 지역에서, 지구의 자기장은 자기 정지에 접선이 아닌 수직입니다.이러한 극지 돌기들은 이온과 전자로 구성된 태양풍 입자들이 자기권으로 흘러갈 수 있게 해줍니다.클러스터는 입자 분포를 기록하며, 이를 통해 외부 커스프의 난류 영역을 특성화할 수 있습니다.
  • 태양으로부터 멀리 떨어진 태양풍에 의해 늘어나는 지구 자기장의 영역은 자기 꼬리라고 통칭됩니다.달을 지나 길이가 긴 두 개의 엽은 바깥쪽 자석 꼬리를 형성하고, 중앙 플라즈마 시트는 활동성이 높은 안쪽 자석 꼬리를 형성합니다.성단은 전리층의 입자들과 태양풍이 자기 꼬리 엽을 통과할 때 그것들을 관찰합니다.클러스터는 중앙 플라즈마 시트에서 이온 빔의 기원과 서브스톰에 의해 발생하는 자기장 정렬 전류의 교란을 결정합니다.
  • 대기 중에 대전된 입자의 침전은 오로라 구역으로 알려진 자극 주위에 빛의 방출 고리를 형성합니다.클러스터는 해당 영역에서 일시적인 입자 흐름과 전기장 및 자기장의 시간 변화를 측정합니다.

각 클러스터 위성에 계측기 설치

번호 머리글자 기구 측정. 목적
1 ASPOC 능동형 우주선 포텐셜 제어 실험 우주선의 정전 퍼텐셜 조절 차가운 전자(몇 eV 온도)의 PEACE에 의한 측정을 활성화합니다. 그렇지 않으면 우주선 광전자에 의해 숨겨집니다.
2 CIS 성단이온분광학 이온 비행 시간(TOF) 및 0 ~ 40 keV의 에너지 플라즈마 중 이온의 조성 및 3차원 분포
3 DWP 디지털 웨이브 처리기기 EFW, STAFF, WBD 및 Whisper 계측기의 작동을 조정합니다. 가장 낮은 레벨에서는 DWP가 전기 신호를 제공하여 기기 샘플링을 동기화합니다.최고 수준에서 DWP는 매크로를 통해 보다 복잡한 작동 모드를 가능하게 합니다.
4 EDI 전자 드리프트 계기 전기장 E 크기 및 방향 E 벡터, 국부 자기장의 구배 B
5 EFW 전기장 및 파동실험 전기장 E 크기 및 방향 E 벡터, 우주선 퍼텐셜, 전자 밀도와 온도
6 FGM 플럭스게이트 자력계 자기장 B 크기 및 방향 ASPOC를 제외한 모든 계측기에 대한 B 벡터 및 이벤트 트리거
7 평화. 플라즈마 전자 및 전류 실험 0.0007 ~ 30 keV의 전자 에너지 플라스마 내 전자의 3차원 분포
8 래피드(RAPID) 적응형 입자 영상 검출기를 이용한 연구 전자 에너지는 39~406keV, 이온 에너지는 20~450keV 플라스마 내 고에너지 전자와 이온의 3차원 분포
9 직원 실지변동 실험의 시공간적 해석 자기장 B 크기 및 전자파 변동 방향, E와 B의 교차 상관관계 소규모 전류구조물의 특성, 플라즈마파원 및 난류
10 WBD 광대역 데이터 수신기 25Hz ~ 577kHz의 선택된 주파수 대역에서 전기장과 자기장의 고시간 분해능 측정.VLBI(Very-long-baseline interferometry) 측정을 수행할 수 있는 독특한 새로운 기능을 제공합니다. 지구 자기권 및 그 주변에서 자연 플라즈마파(예: 오로라 킬로미터 복사)의 특성: 소스 위치 및 크기 및 전파.
11 귓속말 이완에 의한 밀도탐사를 위한 고주파 및 음파탐지기 2-80 kHz 범위의 지상 플라즈마파와 전파 방출의 전기장 E 스펙트럼; 능동형 경보 발생기에 의한 플라즈마 공진의 유발. 삼각측량법에 의한 파동원위치; 0.2~80cm−3 범위 내의 전자밀도

중국과의 이중성 임무

2003년과 2004년에 중국 국가우주국은 성단과 협력하여 대부분 자기권 내에서 조정된 측정을 수행하는 이중성 위성 TC-1과 TC-2를 발사했습니다.TC-1은 2007년 10월 14일 운행을 중단했습니다.TC-2의 마지막 데이터는 2008년에 수신되었습니다.TC-2는 자기권 물리학뿐만 아니라 자기권[8][9] 과학에도 기여했습니다.TC-1은 활 충격[10][11] 형성에 역할을 할 수 있는 지구 활 충격 근처의 밀도 구멍을 조사하고 중성 시트 [12]진동을 조사했습니다.

시상식

클러스터 팀상

개인상

발견 및 미션 마일스톤

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

  • 2016년 10월 3일 – 활 충격이 [78]사라지면 지구의 자기권은 어떻게 됩니까?

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2001–2003

참고문헌

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  • Escoubet, C.P.; R. Schmidt; M.L. Goldstein (1997). "Cluster - Science and Mission Overview". Space Science Reviews. 79: 11–32. Bibcode:1997SSRv...79...11E. doi:10.1023/A:1004923124586. S2CID 116954846.

선택한 간행물

성단 및 이중성 임무와 관련된 3658개의 모든 출판물(2023년 6월 30일 기준)은 ESA 성단 임무 웹사이트의 출판 섹션에서 확인할 수 있습니다.이들 출판물 중 3165개가 심판 출판물이고 342개의 소송 절차, 121개의 박사 학위 및 30개의 기타 유형의 논문입니다.

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