Войти
 Космический аппарат RHESSI наблюдает за Солнцем | |
| Имена | RHESSI Высокоэнергетический солнечный спектроскопический тепловизор HESSI Explorer-81 SMEX-6 |
|---|---|
| Тип миссии | Солнечная обсерватория |
| Оператор | НАСА / Лаборатория космических наук Годдарда |
| COSPAR ID | 2002-004A |
| SATCAT нет. | 27370 |
| Веб-сайт | https://hesperia.gsfc.nasa.gov/rhessi3/ |
| Продолжительность миссии | 2 года (запланировано) 16 лет, 6 месяцев, 10 дней (выполнено) |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | РЕССИ |
| Тип космического корабля | Исследователь |
| Производитель | Spectrum Astro Inc. |
| Стартовая масса | 293 кг (646 фунтов) |
| Габаритные размеры | 2,16 × 5,76 м (7 футов 1 дюйм × 18 футов 11 дюймов) |
| Мощность | 414 Вт |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 5 февраля 2002, 20:58:12 UTC |
| Ракета | Пегас XL |
| Запустить сайт | Мыс Канаверал, Звездочет |
| Подрядчик | Корпорация орбитальных наук (OSC) |
| Конец миссии | |
| Утилизация | Списан |
| Деактивировано | 16 августа 2018 г. |
| Последний контакт | 11 апреля 2018 г. |
| Дата распада | c. 2022 г. |
| Параметры орбиты | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита |
| Режим | Низкая околоземная орбита |
| Высота перигея | 490,3 км (304,7 миль) |
| Высота апогея | 505,3 км (314,0 миль) |
| Наклон | 38,0367 ° |
| Период | 94,5667 минут |
| Главный телескоп | |
| Тип | Маска с кодированной апертурой |
| Фокусное расстояние | 1,55 м (5 футов 1 дюйм) |
| Зона сбора | 150 см 2 (23 кв. Дюйма) |
| Длины волн | Рентгеновские / гамма-лучи (γ-лучи) |
| разрешение | 2 угловой секунды до 100 кэВ 7 угловой секунды до 400 кэВ 36 угловой секунды выше 1 МэВ |
| Инструменты | |
| Сборка телескопа для получения изображений | |
| Программа Small Explorer ← ПРОВОД GALEX → | |
Высокоэнергетический солнечный спектроскопический формирователь изображения Реувена Рамати ( RHESSI, первоначально High Energy Solar Spectroscopic Imager или HESSI) был обсерваторией НАСА для солнечных вспышек. Это была шестая миссия в программе Small Explorer (SMEX), выбранной в октябре 1997 года и запущенной 5 февраля 2002 года. Ее основная задача заключалась в изучении физики ускорения частиц и выделения энергии в солнечных вспышках.
HESSI был переименован в RHESSI 29 марта 2002 года в честь Реувена Рамати, пионера в области физики Солнца высоких энергий. RHESSI был первой космической миссией, названной в честь ученого НАСА. RHESSI был построен Spectrum Astro для Центра космических полетов Годдарда и эксплуатировался Лабораторией космических наук в Беркли, Калифорния. Главный исследователь с 2002 по 2012 год был Роберт Лин, который был преемником SaM Krucker.
Автобуса космического аппарата состоит из структуры и механизмов, система питания ( в том числе батареи, панели солнечных батарей, и управляющей электроникой), системы управления ориентацией, теплового контроля, команды и данные обработки (C amp; DH) и телекоммуникаций. Показанная здесь конструкция космического корабля обеспечивает поддержку телескопа и других компонентов. Он был изготовлен из алюминиевых деталей, чтобы быть легким, но прочным. Платформа оборудования имеет сотовую структуру для дальнейшего снижения веса. Космический корабль был изготовлен в Гилберте, штат Аризона, компанией Spectrum Astro, Inc.
Сборка телескопа формирования изображений состоит из телескопической трубы, решетчатых лотков, системы солнечного аспекта (SAS) и системы угла крена (RAS). Он был сконструирован, собран, отрегулирован и испытан в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии. Передний и задний решетчатые лотки прикреплены к телескопической трубе. Он поддерживает разделение и выравнивание лотков. Девять решеток установлены на решетчатом лотке на каждом конце трубы телескопа. Пары сеток модулируют передачу рентгеновского и гамма-излучения солнечных вспышек через детекторы, когда космический аппарат вращается вокруг оси трубы телескопа. Модулированная скорость счета в девяти детекторах используется в компьютерах на земле для построения изображений солнечных вспышек в различных энергетических диапазонах. Пять крупных сеток (квадратов) были построены Van Beek Consultancy в Нидерландах. Четыре тонкие решетки (круглые) были построены компанией Thermo Electron Tecomet в Массачусетсе. Все сетки были охарактеризованы как оптически, так и с помощью рентгеновских лучей в Центре космических полетов Годдарда перед отправкой в Институт Пола Шеррера для интеграции в сборку телескопа.
Спектрометр содержит девять германиевых детекторов, которые расположены за девять пар сетки на телескоп. Эти искусственно выращенные кристаллы, чистота которых составляет более одной триллионной части, были произведены подразделением ORTEC Perkin Elmer Instruments. Когда они охлаждаются до криогенных температур и на них подается высокое напряжение (до 4000 вольт ), они преобразуют поступающие рентгеновские лучи и гамма-лучи в импульсы электрического тока. Сила тока пропорциональна энергии фотона и измеряется чувствительной электроникой, разработанной в Национальной лаборатории Лоуренса Лоуренса в Беркли и Лаборатории космических наук в Беркли. Детекторы охлаждаются электромеханическим криокулером (построенным SunPower Inc. и прошедшим квалификацию полета в Центре космических полетов Годдарда). Он поддерживает их при требуемой рабочей температуре -198 ° C (-324,4 ° F) или 75 ° выше абсолютного нуля ).
RHESSI был разработан для получения изображений солнечных вспышек с помощью фотонов высокой энергии от мягкого рентгеновского излучения (~ 3 кэВ ) до гамма-лучей (до ~ 20 МэВ) и для обеспечения спектроскопии высокого разрешения вплоть до энергий гамма-лучей ~ 20 МэВ. Кроме того, он имел возможность выполнять спектроскопию с пространственным разрешением с высоким спектральным разрешением.
Исследователи полагают, что большая часть энергии, выделяющейся во время вспышки, используется для ускорения до очень высоких энергий электронов (излучающих в основном рентгеновские лучи), протонов и других ионов (излучающих в основном гамма-лучи). Новый подход миссии RHESSI заключался в том, чтобы впервые объединить получение изображений с высоким разрешением в жестких рентгеновских и гамма-лучах со спектроскопией высокого разрешения, чтобы получить подробный энергетический спектр в каждой точке изображения. Этот новый подход позволил исследователям выяснить, где эти частицы ускоряются и до каких энергий. Такая информация будет способствовать пониманию фундаментальных высокоэнергетических процессов, лежащих в основе проблемы солнечных вспышек.
Основная научная цель RHESSI состояла в том, чтобы понять следующие процессы, происходящие в намагниченной плазме солнечной атмосферы во время вспышки:
Эти высокоэнергетические процессы играют важную роль в разных точках Вселенной, от магнитосферы до активных галактик. Следовательно, важность понимания этих процессов выходит за рамки физики Солнца ; это одна из основных целей космической физики и астрофизики.
Интересующие нас высокоэнергетические процессы включают следующее:
Эти процессы включают:
Эти условия невозможно воспроизвести в лабораториях на Земле.
Ускорение электронов обнаруживается с помощью жесткого рентгеновского и гамма- тормозного излучения, в то время как ускорение протонов и ионов обнаруживается с помощью линий гамма-излучения и континуума. Близость Солнца означает не только то, что эти высокоэнергетические выбросы на порядки более интенсивны, чем от любого другого космического источника, но также и то, что они могут быть лучше разрешены как в пространстве, так и во времени.
Поскольку рентгеновские лучи нелегко отражаются или преломляются, получение изображений в рентгеновских лучах затруднено. Одним из решений этой проблемы является выборочная блокировка рентгеновских лучей. Если рентгеновские лучи заблокированы способом, который зависит от направления входящих фотонов, тогда можно будет восстановить изображение. Возможности RHESSI по формированию изображений были основаны на методе преобразования Фурье с использованием набора из 9 коллиматоров с вращательной модуляцией (RMC) вместо зеркал и линз. Каждый RMC состоял из двух наборов широко разнесенных мелкомасштабных линейных сеток. Когда космический корабль вращался, эти решетки блокировали и разблокировали любое рентгеновское излучение, которое могло исходить от Солнца, модулирующего сигнал фотона во времени. Модуляцию можно было измерить с помощью детектора без пространственного разрешения, расположенного за RMC, поскольку пространственная информация теперь хранилась во временной области. Шаблон модуляции на половине оборота для одного RMC обеспечивал амплитуду и фазу многих пространственных компонентов Фурье во всем диапазоне угловых ориентаций, но для небольшого диапазона пространственных размеров источника. Несколько RMC, каждый с разной шириной щели, обеспечивали охват всего диапазона размеров источников вспышки. Затем изображения были реконструированы из набора измеренных компонент Фурье в точной математической аналогии с радиоинтерферометрией с несколькими базовыми линиями. RHESSI обеспечил пространственное разрешение 2 угловых секунды при энергии рентгеновского излучения от ~ 4 кэВ до ~ 100 кэВ, от 7 угловых секунд до ~ 400 кэВ и 36 угловых секунд для линий гамма-излучения и континуума излучения выше 1 МэВ.
RHESSI также мог видеть гамма-лучи, исходящие из сторонних источников. Более энергичные гамма-лучи проходили через конструкцию космического корабля и воздействовали на детекторы под любым углом. Этот режим использовался для наблюдения гамма-всплесков (GRB). Поступающие гамма-лучи не модулируются сетками, поэтому информация о местоположении и изображениях не записывается. Тем не менее, приблизительную позицию можно определить по тому факту, что у детекторов есть передний и задний звукосниматели. Кроме того, детекторы возле взрыва защищали от взрыва. Сравнение уровней сигналов вокруг девяти кристаллов и между ними дает грубое двумерное положение в пространстве.
В сочетании со временем с высоким разрешения штампами ударов детектора, раствор RHESSI может быть перекрестными ссылками на земле с другими космическими аппаратами в IPN (межпланетных сети), чтобы обеспечить мелкий раствор. Большая площадь и высокая чувствительность сборки кристаллов германия сделали RHESSI грозным компонентом IPN. Даже когда другие космические аппараты могут определить местоположение вспышки, немногие из них могут обеспечить столь же высококачественные спектры вспышки (как по времени, так и по энергии), как RHESSI. Однако изредка гамма-всплеск происходил вблизи Солнца в коллимированном поле зрения. Затем сетки предоставили полную информацию, и RHESSI смог предоставить точное местоположение GRB даже без корреляции IPN.
Весь космический аппарат вращался, чтобы обеспечить необходимую модуляцию сигнала. Четыре фиксированных солнечных панели были разработаны для обеспечения достаточного гироскопического момента для стабилизации вращения вокруг солнечного вектора. Это в значительной степени устранило необходимость в управлении отношением. Детекторами прибора служили девять кристаллов германия высокой чистоты. Каждый охлаждали до криогенных температур с помощью механического криохладителя. Германий обеспечил не только обнаружение с помощью фотоэлектрического эффекта, но и собственную спектроскопию за счет осаждения заряда входящего луча. Кристаллы помещены в криостат и закреплены ремнями с низкой проводимостью. Трубчатая конструкция телескопа составляла основную часть космического корабля. Его цель состояла в том, чтобы удерживать коллиматоры над кристаллами Ge в известных фиксированных положениях.
Наблюдения RHESSI изменили наши взгляды на солнечные вспышки, особенно на высокоэнергетические процессы во вспышках. Наблюдения RHESSI привели к многочисленным публикациям в научных журналах и презентациям на конференциях. В течение 2017 года RHESSI упоминается в 2474 публикациях, книгах и презентациях.
Из-за проблем со связью RHESSI прекратил научные работы 11 апреля 2018 года в 01:50 UTC. RHESSI был выведен из эксплуатации 16 августа 2018 года и остается на стабильной низкой околоземной орбите. Однако, поскольку у него нет средств движения, атмосферное сопротивление в конечном итоге втянет космический корабль в атмосферу Земли, что может произойти уже в 2022 году.
