스마일(우주선)

SMILE (spacecraft)
태양풍 자기권 전리층 연결 탐사선
SMILE spacecraft.jpg
스마일 우주선 렌더링
미션 타입자기권 미션
교환입니다.ESA-CAS
COSPAR ID Edit this at Wikidata
웹 사이트cosmos.esa.int/web/smile/links
미션 기간3년 (표준)[1]
우주선 속성
제조원에어버스(페이로드 모듈)
발사 질량2,200 kg
건조 질량603 kg
힘850 W
임무 개시
발매일2024년 11월[2][1]
로켓Vega-C 또는 Ariane 62
발사장소쿠루
청부업자아리아네스페이스
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지구 중심
정권고타원 궤도
근지 고도5,000km
아포기 고도121,182km
기울기70° 또는 98°
SMILE mission logo
스마일 미션의 공식 휘장
← JUX
플라톤 →

태양풍 자기권 이온권 연결 탐사기(SMILE)는 유럽우주국과 중국과학원 간의 계획된 합작 임무이다.스마일(SMILE)은 태양 자기권을 최초로 연 X선과 자외선으로 1궤도당 최대 40시간 동안 촬영하여 태양풍과 지구 [3][4]자기권 간의 동적 상호작용에 대한 이해를 향상시킵니다.스마일 미션의 주요 과학 질문은

  • 주간 태양풍/자기권 상호작용의 기본 모드는 무엇입니까?
  • 서브스톰 사이클은 어떻게 정의됩니까?
  • 코로나 질량 방출로 인한 폭풍은 어떻게 발생하며 서브스톰과 어떤 관계가 있는가?

2021년 4월 현재 스마일 출시는 2024년 11월로 예상된다.[2][5][1]

개요

이 임무는 X선과 자외선 카메라(SXI와 UVI)로 태양풍과 자기권과의 상호작용을 관찰할 것이며, 주간 자기권계면(지구 자기권이 태양풍과 만나는 곳), 극지권면(태양풍 입자가 직접 접근할 수 있는 각 반구의 지역)의 영상과 영상을 동시에 수집할 것이다.그리고 오로라 타원형(오로라가 가장 자주 발생하는 각 지자기극 주변 지역)이다.스마일(SMILE)은 또한 페이로드(payload)를 구성하는 다른 두 기기(IA)와 자력계(MAG)와 함께 현장 측정치를 동시에 수집합니다.이 기구들은 국지적인 직류 자기장의 변화를 감지하면서 태양풍, 자기 피복 및 자기권의 이온을 감시할 것이다.

스마일(SMILE)은 지구 자기권계면의 바깥쪽 가장자리를 볼 수 있을 만큼 높은 고도에 도달해야 하며 동시에 오로라 타원형의 공간 분해능을 얻어야 합니다.따라서 선택한 궤도는 매우 타원형이며(발사대에 따라 70도 또는 98도), SIMEL은 원점에서 달까지 1/3 거리(즉, 지구 반지름 19도E)로 이동한다.이 궤도에 의해, 스마일호는 대부분의 시간(약 80%, 1년의 9개월에 상당)을 고공에서 보낼 수 있게 되어, 40시간 이상 동안 처음으로 연속적인 관측을 수집할 수 있게 된다.이 궤도는 또한 고방사선 Van Allen 벨트와 두 개의 트로이덜 벨트에서 보내는 시간을 제한합니다.스마일호는 프랑스령 기아나 쿠루(Kourou)에서 발사된 베가-C 또는 아리안62 발사대에 의해 지구 저궤도로 발사되며 추진 모듈은 우주선을 약 5000km의 근지 고도에서 공칭 궤도로 이동시킨다.

스마일 우주선은 중국과학원(CAS)이 제공하는 플랫폼과 ESA가 제공하는 X-밴드 통신 시스템을 탑재한 탑재 모듈로 구성되어 있다.탑재 모듈은 [6]에어버스에 의해 제작될 것이다.플랫폼은 이온 계측기의 두 개의 검출기(또는 헤드)와 함께 추진 및 서비스 모듈로 구성됩니다.미션 오퍼레이션 센터는 CAS에 의해 운영되며, 두 기관은 과학 오퍼레이션 센터를 공동으로 운영할 것입니다.

인스트루먼트

우주선에 탑재된 주요 기구는 다음과 같습니다.[3][1]

  • SXI(Soft X-ray Imager) – 태양풍 차지 exchange(SWCX) 프로세스에서 방출을 관찰함으로써 활 충격, 자기권계면 및 굴곡을 포함한 지구 자기권 경계의 위치, 모양 및 움직임을 스펙트럼으로 매핑하기 위해 극소광학(micropore optics)을 사용하는 광시야 랍스터 아이 망원경.SXI에는 0.2 keV ~ 2.5 keV 에너지 대역을 커버하는 2개의 대형 X선 민감 전하 결합 장치(CCD) 검출기가 장착되어 있으며 15.5° × 26.5°에 이르는 광학 시야를 가지고 있습니다.이 망원경은 영국 레스터 대학과 유럽 전역의 다른 기관에서 개발, 제작 및 보정될 예정입니다.특정 소프트웨어는 중국 국립우주과학센터와 협력해 개발 중이다.CCD는 ESA에 의해 영국의 Teledyne e2v에서 조달되어 영국의 The Open University에서 교정되고 있습니다.
  • UV 이미저(UVI) – 지구의 북쪽 오로라 지역을 촬영하는 자외선 카메라입니다.SXI에서 볼 수 있듯이 자기권 경계에서 일어나는 과정과 전리층으로 밀려드는 하전 입자에 작용하는 과정 사이의 연관성을 연구합니다.UVI는 160~180 nm의 주파수 대역을 중심으로 10° × 10° 시야를 가진 CMOS 기반 카메라입니다.원점에서 150km의 공간 이미지 해상도를 가지며, 4개의 얇은 필름으로 코팅된 거울을 사용하여 빛을 검출기로 이끈다.시간 해상도는 최대 60초입니다.UVI는 캘거리 대학(캐나다), 중국 국립 우주 과학 센터, CAS, 중국 극지 연구소, 벨기에 리에주 우주 센터(CSL)의 합작 기업입니다.
  • 광이온 분석기(LIA) – 양성자와 알파 입자의 3차원 속도 분포를 측정하여 다양한 조건에서 태양풍과 자기 피복 이온의 특성과 거동을 결정합니다.두 개의 탑 햇형 정전 분석기로 구성되며, 각 분석기는 플랫폼 반대편에 장착됩니다.태양풍의 전체 4µ 3차원 분포를 샘플링할 수 있으며, 최대 0.5초 분해능으로 0.05~20keV 범위의 이온을 측정할 수 있다.CAS의 Chinese National Space Science Center와 영국의 University College London의 Mullard Space Science Laboratory(UCL-MSL)와 프랑스의 LPP/CNRS/Ecole Polytecique의 합작품입니다.
  • 자기계(MAG) – 태양풍과 자기 피복에서 자기장의 방향과 크기를 결정하고 우주선 위를 통과하는 태양풍 충격이나 단절을 감지하는 데 사용됩니다.약 80cm 간격으로 3m 길이의 붐을 타고 우주선으로부터 떨어진 곳에 2개의 3축 센서가 장착되며, 이에 대응하는 전자 장치가 스마일 본체에 장착된다.이 구성을 사용하면 MAG가 그라디오미터 역할을 하며, 모든 측정에서 SMILE의 배경 자기장을 정확하게 결정하고 감산할 수 있습니다.MAG는 +/- 12800nT 범위에서 자기장의 세 가지 구성 요소를 측정합니다.중국 국립우주과학센터(CAS)와 오스트리아 과학원 우주연구소(Ascademy of Sciences)의 합작품이다.

작업 그룹

다음과 같은 스마일 미션 준비를 지원하기 위해 여러 워킹 그룹이 구성되었습니다.

[상위] 52시간의 궤도 주기 동안 스마일 소프트 X선 이미지 시뮬레이션.분홍색 직사각형 상자는 SMILE 소프트 X선 이미저의 두 가지 시야 후보를 나타냅니다.[하단] XZ 평면(왼쪽), XY 평면(가운데), YZ 평면(오른쪽)에 투영된 SMLE 궤도(분홍 타원), 위치(분홍 점), 시선 방향(파란색 선)색상 윤곽선은 각 평면의 혈장 밀도를 표시합니다.이 시뮬레이션에는 OpenGCM 글로벌 자기권 - 전리층 모델과 스마일 궤도 후보 중 하나가 사용된다.

현장 과학 작업반

스마일 현장 과학 워킹 그룹은 스마일 팀이 미션 과학 목표를 달성 및 최적화하고 스마일 과학에 가치를 더하는 것을 지원하기 위해 설립되었습니다.현장 SWG 활동은 설계, 운영, 교정 계획 최적화, 현장 계기 패키지의 과학적 목표 및 기회 식별(다른 자기권 우주 임무와의 결합 포함)에 중점을 두고 있다.

모델링 작업 그룹

스마일 모델링 워킹 그룹은 다가오는 스마일 미션을 위해 다음과 같은 모델링 지원을 제공합니다.

1. 주요 모델링 과제: MHD 모델 비교 및 SXI 요건/목표 -

  • X선 계산 방법을 통합합니다(동일한 중성 밀도 모델, 배경 등).
  • Solar Wind Charge eXchange(SWCX) 신호와 경계 위치(보우 충격, 자기권계면 및 커스프)에서 모델 간 차이를 확인합니다.
  • X선 신호 강도의 범위에 대한 MHD 관점을 제공합니다.
  • 다양한 태양 풍속 하에서 예상되는 경계 위치의 범위를 제공한다.
  • 과학적 요건과 목표에 대한 통일된 목소리를 제공한다(0.5 내의 경계를 찾기 위해 얼마나 높은 태양 풍속이 필요한가).5분간의 RE 해상도 또는 1분간의 0.2RE 해상도)

(2) SXI 데이터에 의한 경계 추적

  • 하나의 예시적인 시뮬레이션 결과를 선택하여 경계 추적 기술을 테스트합니다.
  • SXI 사양(궤도, 시야, 배경, 노이즈 등)[7]을 사용하여 자기권계면 트레이스 방법에 대해 A. Jorgensen & T. Sun을 테스트합니다.
  • 동일한 SXI 사양을[8] 사용하여 자기권계면 추적 방법에 대한 M. Collier 및 H. Corner를 테스트하는 것이 소프트 X선에서 볼 수 있다.
  • X선 이미지에서 혈장 경계를 도출하는 새로운 방법을 개발하다
  • SXI 데이터 분석을 위한 프로그래밍 도구를 준비하다
  • 다른 경계에 대한 추적 방법을 개발하고 검증한다(보우 쇼크 및 쿠스).

3. 기타 과학 프로젝트

  • 연성 X선에 고속 제트와 같은 작은 자기 피복 신호가 보이는지 조사한다.
  • 소프트 X선과 오로라 이미지를 사용하여 자기권-이온권 결합을 조사하다


지상 및 추가 과학 작업 그룹

스마일 지상 기반 및 추가 과학 작업 그룹은 태양-지상 물리학 커뮤니티에서의 임무 지원을 조율합니다.그들의 목표는 스마일 데이터의 수집을 극대화하고, 따라서 임무의 과학 출력을 극대화하는 것이다.이들은 향후 슈퍼 듀얼 오로라 레이더 네트워크 시설에 고해상도 모드를 사용하거나 EISCAT 3D를 사용하거나 당시 비행 중인 다른 임무의 데이터와 관련지어 지상과 우주 모두에서 다른 실험 시설과 관찰 캠페인을 조율할 예정이다.작업 그룹은 또한 일련의 도구와 시각화 기능을 개발하여 스마일 및 지원 실험을 결합하고 있습니다.

아웃리치 작업 그룹

스마일 아웃리치 워킹 그룹은 모든 연령대의 일반인, 아마추어 과학 협회 및 학생에게 스마일과 그 과학을 홍보하는 것을 목표로 하고 있습니다.그룹의 멤버는, SMILE가 만들어 낼 과학이나 그것이 태양과 지구의 상호 작용에 대한 우리의 지식에 미치는 영향을 설명하는 프레젠테이션을 적극적으로 실시하고 있습니다.이들은 초등학교와 중등학교, 특히 사회경제적으로 빈곤한 지역에서 과학을 홍보하는 조직과 접촉하고, 실무 워크숍을 개최하고, 과학 분야에서의 경력을 촉진한다.이 그룹은, 우주 프로젝트가 어떻게 전개되고 있는지를 나타내는 실천적인 예로서 스마일(SMILE)에 초점을 맞추고, 학생들이 그 진도를 발족이나 그 이상으로 따라가도록 장려하고 있습니다.그것은 또한 국제적인 교류를 촉진하는데, 그 좋은 예가 원래 스페인어로 된 어린이용 책 '오로라와 스포티'를 중국어로 번역한 것이다.

미국 국립우주센터의 우주 레이트
제니퍼 카터, 레스터 대학교, 프레젠테이션 중

결과 하이라이트

2019

어워드

2020

역사

ESA와 CAS는 더블 스타 미션의 성공에 따라 처음으로 우주 미션의 결과를 공동으로 선정, 설계, 구현, 발사 및 활용하기로 결정했습니다.최초 워크숍 후 2015년 1월에 제안 요청이 발표되었습니다.미션 제안에 대한 공동 안전 점검 후,[10] 스마일사는 제안된 13개의 후보 중 1위로 선정되었습니다.스마일 미션[11] 제안은 유니버시티 칼리지 런던과 중국 국립우주과학센터가 공동으로 주도했다.2015년 6월부터 11월까지, 임무는 개념 준비에 대한 초기 연구에 들어갔고, 2015년 11월에 ESA 과학 프로그램 위원회에 의해 임무에 대한 최종 승인이 이루어졌다.2015년 12월 18일 페이로드 모듈 제공에 대한 정보 요청(RFI)이 발표되었습니다.목표는 2016년 [12]입찰 초대에 대비하여 임무에 대한 명시적 관심이 주어진 저위험 페이로드 모듈 요건을 평가하기 위해 잠재적 제공자로부터 정보를 수집하는 것이었다.미션 시스템 요건 검토는 2018년 10월에 완료되었으며, 과학 프로그램 위원회의 ESA 미션 채택은 2019년 [5]3월에 승인되었다.

선택한 출판물

  1. ^ a b c d "SMILE Mission Overview". Chinese Academy of Sciences. Retrieved 22 April 2021.
  2. ^ a b "SMILE". Open University. 14 April 2021. Retrieved 18 May 2021.
  3. ^ a b Branduardi-Raymont, G.; C. Wang; L. Dai; E. Donovan; L. Li; S. Sambay; ESA study team; CAS study team; ESA coordinators (2018). "ESA SMILE definition study report" (PDF). ESA. pp. 1–84.
  4. ^ "SMILE: Summary". UCL Mullard Space Science Laboratory. Retrieved 19 December 2018.
  5. ^ a b "SMILE mission summary". ESA. 22 April 2021. Retrieved 22 April 2021.
  6. ^ "Airbus brings a SMILE to ESA". Airbus. Retrieved 31 July 2019.
  7. ^ Jorgensen, A.M., T. Sun, C. Wang, C., L. Dai, S. Sembay, F. Wei, Y. Guo, R. Xu. (2019). "Boundary Detection in Three Dimensions With Application to the SMILE Mission: the Effect of Photon Noise". Journal of Geophysical Research: Space Physics. 124 (6): 4365. Bibcode:2019JGRA..124.4365J. doi:10.1029/2018JA025919. hdl:2381/45334.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  8. ^ Collier, M.R., & Connor, H.K. (2018). "Magnetopause Surface Reconstruction from Tangent Vector Observations". Journal of Geophysical Research: Space Physics. 123 (12): 9022–9034. Bibcode:2018JGRA..12310189C. doi:10.1029/2018JA025763.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  9. ^ Connor, H.K.; Carter, J.A. (2019). "Exospheric neutral hydrogen density at the nominal 10 RE subsolar point deduced from XMM-Newton X-ray observations". Journal of Geophysical Research: Space Physics. 124 (3): 1612–1624. Bibcode:2019JGRA..124.1612C. doi:10.1029/2018JA026187.
  10. ^ "ESA and Chinese Academy of Sciences to study Smile as joint mission". ESA. 22 June 2015. Retrieved 5 October 2015.
  11. ^ Branduardi-Raymont, Graziella; Wang, Chi. "Joint Scientific Space Mission Chinese Academy of Science (CAS) - European Space Agency (ESA) PROPOSAL SMILE: Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer" (PDF). Retrieved 4 June 2015.
  12. ^ "Request for Information (RFI) for the provision of the payload module for the joint ESA-China SMILE mission". ESA. 18 December 2015. Retrieved 8 January 2016.

외부 링크

  • ESA 스마일 웹사이트 (일반인) : http://sci.esa.int/smile
  • ESA 스마일 웹사이트(과학 실무팀):https://www.cosmos.esa.int/smile
  • 중국과학원 스마일 웹사이트: http://english.cssar.cas.cn/smile/
  • UCL/Mullard Space Science Laboratory Smile 컨소시엄 웹사이트:http://www.mssl.ucl.ac.uk/SMILE/
  • 레스터 SXI 대학 웹사이트: https://www2.le.ac.uk/departments/physics/research/src/Missions/smile/soft-x-ray-imager-sxi
  • 스마일 모델 워킹그룹 웹사이트 : http://smile.alaska.edu