THEMIS
| THEMIS | |
|---|---|
 | |
 | |
| Jiné názvy | Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms |
| Pojmenováno po | Themis |
| COSPAR | 2007-004A 2007-004B 2007-004C 2007-004D 2007-004E |
| Katalogové číslo | 30580 30581 30582 30797 30798 |
| Start | 17. února 2007 |
| Kosmodrom | Cape Canaveral LC-17B |
| Nosná raketa | Delta II |
| Stav objektu | aktivní |
| Trvání mise | 16 let a 286 dní |
| Provozovatel | NASA |
| Druh | vědecké družice |
| Program | Program Explorer |
| Hmotnost | vzletová: 126 kg prázdná: 77 kg |
| Oficiální web | http://themis.ssl.berkeley.edu/ |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
THEMIS je kosmická mise zaměřená na studium fenoménů známých jako subbouře, při nichž se uvolňuje energie ze zemské magnetosféry. Mise sestává z pěti identických družic, umístěných na silně eliptických drahách. Všechny družice byly vyneseny společně raketou Delta II 17. února 2007 ze startovacího komplexu 17 na Mysu Canaveral. Název THEMIS je akronymem z Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms a také je to jméno bohyně z řecké mytologie. Mise patří do programu Explorer a jednotlivé družice nesou názvy THEMIS A až THEMIS E respektive Explorer 85 až Explorer 89.
Popis
Družice postavila firma Swales Aerospace z Beltsville v Marylandu. Koordinátorem vědeckého vybavení je Space Science Laboratory z University of California v Berkeley v Kalifornii, která je též provozovatelem pro NASA Headquarters, Science Mission Directorate, Washington, DC.
Družice je stabilizována rotací 16 ot/min a má tvaru pravidelného nízkého čtyřbokého hranolu o rozměrech 0,84×0,84×0,51 metru se zkosenými vertikálními hranami. Boční stěny a částečně i podstavy jsou pokryty fotovoltaickými GaAs články, které dodávají 41,5 wattů (na počátku života), resp. minimálně 40,35 W elektrické energie (na konci aktivního života) a dobíjejí lithium-iontové akumulátorové baterie s kapacitou 12 Ah.
Na palubě jsou umístěny následující vědecké přístroje:
- EFI (Electric Field Instrument) – přístroj pro studium elektrických polí detekující změny intenzity pole. Přístroj pracuje na frekvence 1 Hz až 400 kHz. V rovině rotace družice jsou umístěny dvě 20 metrů dlouhé drátové antény s kulovými senzory na koncích a na podstavách jsou dvě pětimetrové tyčové antény.
- FGM (Flux Gate Magnetometr) – indukční tříosý magnetometr pro měření intenzity magnetického pole pozadí a jeho nízkofrekvenčních fluktuací. Měří frekvence frekvence do 64 Hz s citlivostí 0,01 nT a absolutní přesnost ±1 nT. Přístroj je zavěšen na výklopné tyči o délce 2 metry.
- SCM (Search Coil Magnetometer) – cívkový tříosý magnetometr pro měření nízkofrekvenčních fluktuací magnetického pole a vln v plazmatu. Přístroj je zavěšen na výklopné tyči o délce 1 metr a měří frekvence 0,1 Hz až 4 kHz s citlivost 0,5 pT/Hz1/2 při 10 Hz.
- ESA (Electrostatic Analyzer) – elektrostatický analyzátor plazmatu pro detekci termálních elektronů a iontů. Měří částice s energií 3 eV až 30 keV.
- SST (Solid State Telescope) polovodičový dalekohled pro detekci supratermálních iontů a elektronů a jejich prostorové distribuce. Je citlivý na částice s energií 25 keV až 6 MeV a má časové rozlišení 10 sekund.
Vědecké přístroje družice jsou řízeny počítačem IDPU (Instrument Data Processing Unit), vybaveným pamětí s kapacitou 256 Mbyte k ukládání naměřených dat. Služební systémy řídí počítač BAU (Bus Avionics Unit). Telemetrický systém pracuje v pásmu S (2,2825 GHz, výkon 5 wattů, rychlost přenosu 1,024 kbit/s až 1,048576 Mbit/s). Povelový systém pracuje v pásmu S (2,1018 GHz, rychlost přenosu 1 kbit/s). Orientační systém využívá pro zjišťování osy rotace a fáze rotace sluneční senzor MSSS (Miniature Spinning Sun Sensor) a polovodičový inerciální měřící systém tvořený dvěma jednoosými úhloměrnými gyroskopy IRU (Inertial Reference Unit) . Pro přibližnou a krátkodobou kontrolu orientace zejména před motorickými manévry slouží 2 záložní úhloměrné gyroskopy. Pro korekce dráhy a udržování stabilní orientace osy rotace jsou družice vybaveny 4 motorky (2 axiální a 2 radiální) každý o tahu 4,4 N na jednosložkové kapalné pohonné látky. Jako palivo je použit hydrazin, jehož celkový objem na každé z družic je 49 kg. Zásoba paliva je uložena ve dvou kulových nádržích a vystačí na manévry o celkovém delta-v (celková změna rychlosti) 940 m/s.
Hlavní řídicí středisko a pozemní stanice BGS (Berkeley Ground Station) se nacházejí v areálu University of California. Záložní pozemní stanice WGS (Wallops Ground Station) se nachází v areálu střediska NASA Wallops Flight Facility. Doplňující pozemní stanice sítě USN (Prioranet) provozované společností Universal Space Network se nacházejí u South Point na havaji a u městečka Dongara v Austrálii.
Mise
Hlavním úkolem družic je výzkum proměnných jevů v zemské magnetosféře, souvisejících zejména s vlivem sluneční aktivity a jejich vlivu na procesy ve vysoké atmosféře, zejména související se vznikem a vývojem polárních září a následných elektrických bouří, ovlivňujících pozemní telekomunikace a energetické distribuční sítě. Pozorování z družic jsou koordinována s pozemními experimenty, zejména sledování polárních září celooblohovými kamerami ASI (All-Sky Imager) se současnou registrací změn zemského magnetického pole magnetometry GMAG (Ground-Based Magnetometer) nejméně 20 stanicemi na území Kanady a severních států USA.
Start se konal 17. února 2007 na startovacím komplexu 17B na Mysu Canaveral. Všech pět sond bylo vyneseno raketou Delta II v konfiguraci 7925-10, tedy třístupňová verze s devíti pomocnými raketami na tuhé pohonné látky. Po oddělení posledního stupně rakety byly družice uvolněny a zahájily přesun na požadované dráhy. Dráhy byly nastaveny tak, aby se při měření družice nacházely v různých výškách v magnetickém ohonu zemské magnetosféry (viz obrázek).
| THEMIS A | THEMIS B | THEMIS C | THEMIS D | THEMIS E | |
|---|---|---|---|---|---|
| COSPAR | 2007-004A | 2007-004B | 2007-004C | 2007-004D | 2007-004E |
| Apogeum | 76 106 km | 353 875 km | 241 270 km | 67 419 km | 67408 km |
| Perigeum | 3393 km | 50313 km | 5600 km | 4145 km | 4159 km |
| Sklon dráhy | 8,99° | 59,30° | 7,12° | 3,72° | 4,28° |
| Doba oběhu | 1643 min | 15788 min | 7757 min | 1435 min | 1435 min |
První měření byla provedena 4. prosince 2007, kdy družice zaujaly požadovanou konstelaci v magnetickém ohonu zemské magnetosféry. Pro začátek měření byl vybrán prosinec, neboť díky delším zimním nocím na severní polokouli bylo možno provádět delší pozorování z pozemních stanic. Vědci tak měli možnost porovnat měření z družic a pozemních stanic za delší období. Noční měření také znamenají, že udaje z pozemních magnetometrů nejsou rušeny nabitými částicemi ze Slunce.
Během pohybu po svých drahách vystřídají družice několik konstelací. Před fází měření v magnetickém ohonu jsou družice v pozici na východní straně magnetosféry. Tento stav se nazývá Dawn Phase. Poté následuje již zmíněná fáze měření nazývaná Tail Science Phase kdy se všechny družice se nachází v řadě a jejich apogea jsou v magnetickém ohonu. Poté následuje fáze, kdy se apogea všech družic nachází na západní straně magnetosféry, tato fáze se nazývá Dusk Phase nebo Radiation Belt Science Phase. Poslední fází je takzvaná Dayside Science Phase, kdy jsou všechny družice v apogeech svých drah na osvětlené straně. Hlavní fáze měření v magnetickém ohonu se opakuje každé čtyři dny.
Prodloužená mise
V květnu 2008 rozhodla NASA o prodloužení mise THEMIS do roku 2012. Podle plánu budou dvě družice navedeny na selenocentrickou oběžnou dráhu (oběžná dráha Měsíce), odkud bude probíhat další pozorování zemské magnetosféry a dále bude sledována interakce Měsíce se slunečním větrem. Přesun k Měsíci zahájila jako první THEMIS B v červenci 2009 a podle plánu dosáhne jeho oběžné dráhy v říjnu 2010.
Poznámky
Tento text nebo jeho část byla převzata z článku 2007-004A - THEMIS-A (verze 2009-12-31 17:08:38 UT) uveřejněného na stránkách SPACE 40, jehož autorem je Antonín Vítek (licence GFDL a CC-BY-SA 3.0, povolení autora).
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu THEMIS na Wikimedia Commons - (anglicky) http://www.nasa.gov/mission_pages/themis/main/ Archivováno 28. 4. 2021 na Wayback Machine.
- (anglicky) http://themis.ssl.berkeley.edu/index.shtml
- (anglicky) http://www.nasa.gov/pdf/169110main_THEMIS%20Press%20Kit.pdf Archivováno 19. 3. 2010 na Wayback Machine.
- (anglicky) Gunter's Space Page - THEMIS (MIDEX 5)
- (anglicky) NSSDC Master Catalog - THEMIS A
- (anglicky) NSSDC Master Catalog - THEMIS B
- (anglicky) NSSDC Master Catalog - THEMIS C
- (anglicky) NSSDC Master Catalog - THEMIS D
- (anglicky) NSSDC Master Catalog - THEMIS E
Média použitá na této stránce
This is an artist's concept of the THEMIS spacecraft as it might appear in orbit.
THEMIS logo: NASA's 2-year Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) mission consists of five identical probes that will track these violent, colorful eruptions near the North Pole. When the five identical probes align over the North American continent, scientists will collect coordinated measurements along the Sun-Earth line, allowing the first comprehensive look at the onset of substorms and how they trigger auroral eruptions. Over the mission’s lifetime, the probes should be able to observe some 30 substorms – sufficient to finally know their origin. THEMIS is a NASA-funded mission managed by the Explorers Program Office at Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. The Space Science Laboratory at the University of California at Berkeley is responsible for the project management, science instruments, mission integration, post launch operations and data analysis. Swales Aerospace of Beltsville, Md., manufactured the THEMIS spacecraft bus.
KENNEDY SPACE CENTER, FLA. -- At Astrotech Space Operations in Titusville, Fla., a solar array on one of the THEMIS probes undergoes a light test. THEMIS consists of five identical probes, the largest number of scientific satellites ever launched into orbit aboard a single rocket. This unique constellation of satellites will resolve the tantalizing mystery of what causes the spectacular sudden brightening of the aurora borealis and aurora australis - the fiery skies over the Earth's northern and southern polar regions. These lights are the visible manifestations of invisible energy releases, called geomagnetic substorms, in near-Earth space. THEMIS will not only seek to answer where and when substorms start, but will also provide clues as to how and why these space storms create havoc on satellites, terrestrial power grids, and communication systems. THEMIS is scheduled to launch Feb. 15 from Cape Canaveral Air Force Station.