СМАЙЛ (космический проект)

SMILE
Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer
Художественное представление КА SMILE_Sun-Earth_connection.jpg
Заказчик	ЕКА / КАН
Производитель	Airbus (инструментальный модуль)
Оператор	Европейское космическое агентство
Стартовая площадка	Космодром Куру
Ракета-носитель	Вега-С или Ариан-6
Запуск	2024 (план)
Технические характеристики
Масса	2200 кг
Мощность	850 Вт
Элементы орбиты
Тип орбиты	Высокая эллиптическая орбита
Наклонение	70° или 98°
Период обращения	около 50 часов
Апоцентр	121 182 км
Перицентр	5000 км
Целевая аппаратура
SXI	детектор мягкого рентгеновского излучения
UVI	детектор ультрафиолета
LIA	детектор легких ионов
MAG	магнитометр
Логотип миссии
Логотип миссии SMILE insignia.png
sci.esa.int/web/smile
Медиафайлы на Викискладе

СМАЙЛ (англ. SMILE, Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, то есть Исследование связи между солнечным ветром, магнитосферой и ионосферой) — планируемый совместный космический проект Европейского Космического Агентства (ЕКА) и Китайской Академии наук (КАН). СМАЙЛ впервые будет одновременно наблюдать земную магнитосферу в мягких рентгеновских лучах и ультрафиолете, что позволит по-новому взглянуть на динамическое взаимодействие между солнечным ветром и магнитосферой. Главные научные вопросы проекта СМАЙЛ следующие:

• Какие существуют основные режимы взаимодействия солнечного ветра с дневной магнитосферой?
• Какие процессы формируют цикл суббури?
• Как возникают магнитные бури, связанные с корональными выбросами, и какова их связь с суббурями?

Запуск спутника планируется в 2024 году^[1].

Введение[править | править код]

Спутник будет использовать рентгеновскую и ультрафиолетовую камеры (инструменты SXI и UVI) для получения снимков и видеоизображений дневной магнитопаузы (внешней границы магнитосферы), полярных каспов (областей, где частицы солнечного ветра могут проникать в земную магнитосферу и ионосферу) и аврорального овала (области наиболее частого появления полярных сияний). Кроме этого СМАЙЛ включает два инструмента для прямых (in situ) измерений: анализатор ионов (LIA) и магнитометр (MAG).

СМАЙЛ должен находиться на достаточном удалении от Земли, чтобы одновременно наблюдать дневную магнитопаузу (с помощью SXI) и авроральные овалы (UVI). С этой целью была выбрана высокая эллиптическая орбита с планируемым углом наклона над плоскостью эклиптики 70 или 98 градусов (в зависимости от выбора ракеты-носителя) и апогеем около 19 земных радиусов (121 182 км). Благодаря такой орбите, СМАЙЛ будет проводить примерно 80 % времени на достаточно большом удалении от Земли, позволяющем вести дистанционные наблюдения непрерывно в течение 40 часов. Другим достоинством такой орбиты является относительно небольшое время, которое спутник будет проводить в радиационных поясах. СМАЙЛ будет запущен на низковысотную орбиту ракетами Вега-C или Ариан-6 с космодрома Куру во Французской Гвиане, а затем двигатель спутника выведет его на заданную орбиту с перигеем около 5000 км.

СМАЙЛ состоит из платформы, разрабатываемой КАН, соединенной с инструментальным модулем на котором размещены почти все научные приборы и коммуникационная система (разрабатывается ЕКА). Инструментальный модуль будет создан компанией Airbus. Платформа состоит из двигателя и служебного модуля, а также 2 детекторов прибора по измерению ионов. Операционный центр спутника будет управляться Китайской Академией Наук, КАН и ЕКА будут совместно руководить научным операционным центром.

Приборы[править | править код]

На спутнике будут установлены 4 прибора.

• Детектор мягкого рентгеновского излучения (Soft X-ray instrument, SXI) — широкоугольный телескоп, использующий микропористую оптику. Прибор позволит определять положение, форму и перемещение магнитосферных границ, таких как отошедшая ударная волна, магнитопауза и каспы благодаря регистрации излучения, возникающего в процессе обмена зарядов с солнечным ветром (solar wind charge exchange). Прибор оборудован двумя ПЗС-детекторами, работающими в энергетическом диапазоне от 0.2 до 2.5 кэВ и имеющими оптический угол обзора 15,5°×26.5°. Телескоп разрабатывается, конструируется и будет калиброван в Университете Лестера (Великобритания) при участии других европейских научных центров. Программное обеспечение будет разработано в партнерстве с Китайским Национальным Космическим Научным Центром.
• Детектор ультрафиолетового излучения (UltraViolet instrument, UVI) — камера для наблюдения северной авроральной области, с её помощью можно будет увидеть отражение магнитосферных процессов в ионосфере. Инструмент состоит из камеры с КМОП-детектором, работающей в диапазоне длин волн около 160—180 нм, с углом обзора 10°×10°. Пространственное разрешение в апогее составляет 150 км, временное разрешение около 60 секунд. Разработка прибора осуществляется совместно Университетом Калгари (Канада), Китайским Национальным Космическим Научным Центром и КАН, Полярным Исследовательским Институтом (Китай) и Космическим Центром в Льеже (Бельгия).
• Детектор легких ионов (Light Ion Analyser, LIA) — прибор для определения свойств и поведения ионов солнечного ветра и магнитослоя при различных условиях с помощью измерения трехмерной функции распределения протонов и альфа частиц. Инструмент состоит из двух цилиндрических электростатических анализаторов, смонтированных на противоположных сторонах платформы. Таким образом, может быть получено полностью трехмерное (4 π) распределение ионов в энергетическом диапазоне от 50 эВ до 20 кэВ с временным разрешением 0.5 с. Прибор разрабатывается совместно Китайским Национальным Космическим Научным Центром, КАН, Университетским Колледжем Лондона (Mullard Space Science Laboratory, UCL) и НЦНИ/Политехнической школой (Франция).
• Магнитометр (MAG) — прибор для измерения трех компонент магнитного поля в солнечном ветре и магнитослое, с его помощью, в частности, можно будет отмечать прохождение спутника через ударные волны и разрывы солнечного ветра. Два трехосных сенсора будут смонтированы на удалении от спутника на трехметровой антенне на расстоянии 80 см друг от друга, в то время как блок электроники будет находиться в основной части спутника. Такая конфигурация позволит прибору работать как градиометр и с высокой точностью определять магнитное поле космической плазмы, в то время как магнитное поле самого спутника будет удалено из измерений. Рабочий интервал прибора +/- 12800 нТ. Прибор разрабатывается совместно Китайским Национальным Космическим Научным Центром, КАН и Космическим Исследовательским Институтом Австрийской Академии Наук.

Рабочие группы[править | править код]

Для подготовки миссии было создано несколько рабочих групп.

Рабочая группа по прямым измерениям (in-situ science)[править | править код]

Деятельность этой группы состоит в оптимизации дизайна и операций приборов, в планировании калибровки данных, уточнении научных задач прямых измерений, а также во взаимодействии с другими магнитосферными проектами.

Рабочая группа по моделированию[править | править код]

Группа оказывает необходимую поддержку проекта СМАЙЛ, так как научная интерпретация данных с рентгеновской камеры требует использования магнитосферных моделей. Группа занимается решением следующих задач.

1. Сравнение результатов численных МГД моделей и оценка необходимых критериев точности для прибора SXI.
2. Метод определения магнитосферных границ (в частности, положения магнитопаузы) по данным SXI.
3. Другие научные задачи.

Рабочая группа по наземным измерениям и другим научным задачам[править | править код]

Группа координирует поддержку проекту в солнечно-земном научном сообществе. В частности, задачей группы является координация наблюдений по проекту с другими наблюдениями на Земле и в космосе. Например, возможна координация наблюдений на СМАЙЛЕ с наземными радарами SuperDARN или EISCAT 3D, а также с будущими космическими миссиями. Также эта группа разрабатывает программное обеспечение для комбинируемой обработки данных.

Рабочая группа по общественным связям[править | править код]

Группа призвана донести информацию о проекте до широкой публики, до любительских объединений, интересующихся космической физикой, и до учащихся школ.

История проекта[править | править код]

Предыдущим примером успешного сотрудничества между ЕКА и КАН был проект Double Star. Проект СМАЙЛ предполагает гораздо более глубокое сотрудничество на всех этапах, от проектирования миссии и до запуска и последующей обработки результатов. После нескольких рабочих встреч в январе 2015 г. была подготовлена совместная заявка на конкурс. Проект СМАЙЛ победил в конкурсе из 13 проектов, посвященных разным областям астрофизики, гелиофизики и фундаментальной физики. Заявка была подготовлена совместно Университетским Колледжем Лондона и Китайским Национальным Космическим Научным Центром. С июня по ноябрь 2015 миссия прошла первоначальное обсуждение, и одобрение проекта было дано научным программным комитетом ЕКА в ноябре 2015. Рецензирование системных требований было завершено в октябре 2018, а окончательное утверждение проекта в ЕКА было получено в марте 2019.

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

• ЕКА СМАЙЛ сайт (общая информация): http://sci.esa.int/smile
• ЕКА СМАЙЛ сайт (научная рабочая группа): https://www.cosmos.esa.int/smile
• Китайская академия наук (СМАЙЛ): http://english.cssar.cas.cn/smile/
• Университетский Колледж Лондон (СМАЙЛ): http://www.mssl.ucl.ac.uk/SMILE/
• Университет Лестера (прибор SXI): https://www2.le.ac.uk/departments/physics/research/src/Missions/smile/soft-x-ray-imager-sxi
• Рабочая группа по моделированию: http://smile.alaska.edu