Sondes Van Allen - Van Allen Probes

Sondes de Van Allen (VAP)
RBSP ArrayDeployment.jpg
Vue d'artiste des sondes Van Allen en orbite
Noms Sondes de tempête de ceinture de rayonnement (RBSP)
Type de mission Astrophysique
Opérateur Nasa
Identifiant COSPAR 2012-046A  / 2012-046B
SATCAT n° 38752 / 38753
Site Internet sondes vanallen .jhuapl .edu
Durée de la mission Prévu : 2 ans
Final : 7 ans, 1 mois, 17 jours
Propriétés du vaisseau spatial
Fabricant Laboratoire de physique appliquée
Lancer la masse ~1500 kg pour les deux
Début de mission
Date de lancement 30 août 2012, 08:05 UTC ( 2012-08-30UTC08:05 ) 
Fusée Atlas V401
Site de lancement Cap Canaveral SLC-41
Prestataire Alliance de lancement unie
Fin de mission
Désactivé Sonde Van Allen A : 18 octobre 2019 Sonde Van Allen B : 19 juillet 2019 ( 2019-10-19 )
Paramètres orbitaux
Système de référence Géocentrique
Régime Hautement elliptique
Demi-grand axe 21 887 km (13 600 mi)
Altitude du périgée 618 km (384 mi)
Altitude d'apogée 30 414 km (18 898 mi)
Inclination 10.2°
Période 537,1 minutes
Logo des sondes Van Allen.png  

Les Van Allen Probes (VAP), anciennement connues sous le nom de Radiation Belt Storm Probes (RBSP), étaient deux engins spatiaux robotiques qui ont été utilisés pour étudier les ceintures de radiation de Van Allen qui entourent la Terre. La NASA a mené la mission Van Allen Probes dans le cadre du programme Living With a Star . La compréhension de l'environnement de la ceinture de rayonnement et de sa variabilité a des applications pratiques dans les domaines des opérations d'engins spatiaux, de la conception de systèmes d'engins spatiaux, de la planification de mission et de la sécurité des astronautes. Les sondes ont été lancées le 30 août 2012 et ont fonctionné pendant sept ans. Les deux engins spatiaux ont été désactivés en 2019 lorsqu'ils ont manqué de carburant. Ils devraient se désorbiter dans les années 2030.

Aperçu

Le Goddard Space Flight Center de la NASA gère le programme global Vivre avec une étoile dont le RBSP est un projet, ainsi que le Solar Dynamics Observatory (SDO). Le laboratoire de physique appliquée (APL) de l'Université Johns Hopkins était responsable de la mise en œuvre globale et de la gestion des instruments pour le RBSP. La mission principale devait durer 2 ans, les consommables devant durer 4 ans. La mission principale était prévue pour ne durer que 2 ans car il y avait une grande inquiétude quant à savoir si l'électronique du satellite survivrait à l'environnement de rayonnement hostile dans les ceintures de radiation pendant une longue période de temps. Quand après 7 ans la mission a pris fin, ce n'était pas à cause d'une panne électronique mais à cause d'une panne de carburant. Cela a prouvé la résilience de l'électronique du vaisseau spatial. La longévité du vaisseau spatial dans les ceintures de rayonnement a été considérée comme une performance record pour les satellites en termes de résilience aux rayonnements.

Le vaisseau spatial a travaillé en étroite collaboration avec le Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Losses (BARREL), qui peut mesurer les particules qui sortent des ceintures et se rendent jusqu'à l'atmosphère terrestre.

Le Laboratoire de physique appliquée a géré, construit et exploité les sondes Van Allen pour la NASA.

Les sondes portent le nom de James Van Allen , le découvreur des ceintures de radiations qu'ils ont étudiées.

Jalons

Véhicule de lancement

Le 16 mars 2009, United Launch Alliance (ULA) a annoncé que la NASA avait attribué à ULA un contrat pour lancer RSBP à l'aide d'une fusée Atlas V 401. La NASA a retardé le lancement alors qu'elle comptait à rebours jusqu'à la marque des quatre minutes tôt le matin du 23 août. Après que le mauvais temps a empêché un lancement le 24 août, et un nouveau délai de précaution pour protéger la fusée et les satellites de l' ouragan Isaac , le décollage a eu lieu le 30 août 2012 à 4 h 05 HAE.

Fin de mission

Le 12 février 2019, les contrôleurs de mission ont commencé à mettre fin à la mission Van Allen Probes en abaissant les périgées du vaisseau spatial, ce qui augmente leur traînée atmosphérique et entraîne leur éventuelle rentrée destructrice dans l'atmosphère. Cela garantit que les sondes rentrent dans un délai raisonnable, afin de poser peu de menace en ce qui concerne le problème des débris orbitaux . Les sondes devaient cesser leurs opérations au début de 2020, ou chaque fois qu'elles manqueraient du propulseur nécessaire pour maintenir leurs panneaux solaires pointés vers le Soleil. La rentrée dans l'atmosphère est prévue pour 2034.

Van Allen Probe B a été fermé le 19 juillet 2019, après que les opérateurs de la mission ont confirmé qu'il n'y avait plus de propulseur. Van Allen Probe A, également à court d'ergols, a été désactivé le 18 octobre 2019, mettant fin à la mission Van Allen Probes après sept ans de fonctionnement.

Science

Aperçu scientifique du RBSP.

Les ceintures de radiation de Van Allen gonflent et rétrécissent au fil du temps dans le cadre d'un système météorologique spatial beaucoup plus vaste entraîné par l'énergie et les matériaux qui éclatent à la surface du Soleil et remplissent l'ensemble du système solaire . La météo spatiale est à l'origine des aurores qui scintillent dans le ciel nocturne, mais elle peut également perturber les satellites, provoquer des pannes de réseau électrique et perturber les communications GPS . Les sondes Van Allen ont été construites pour aider les scientifiques à comprendre cette région et à mieux concevoir des engins spatiaux capables de survivre aux rigueurs de l' espace . La mission visait à approfondir la compréhension scientifique de la façon dont les populations d'électrons et d'ions relativistes dans l'espace se forment ou changent en réponse aux changements de l'activité solaire et du vent solaire .

Les objectifs scientifiques généraux de la mission étaient de :

  • Découvrez quels processus - seuls ou en combinaison - accélèrent et transportent les particules dans la ceinture de rayonnement, et dans quelles conditions.
  • Comprendre et quantifier la perte d'électrons des ceintures de rayonnement.
  • Déterminer l'équilibre entre les processus qui causent l'accélération des électrons et ceux qui causent les pertes.
  • Comprendre comment les ceintures de radiation changent dans le contexte des orages géomagnétiques .

En mai 2016, l'équipe de recherche a publié ses premières conclusions, affirmant que le courant annulaire qui entoure la Terre se comporte d'une manière très différente de ce que l'on croyait auparavant. Le courant annulaire se situe à environ 10 000 à 60 000 kilomètres (6 200 à 37 000 mi) de la Terre. Les variations du courant électrique ne représentent que la dynamique des protons de basse énergie. Les données indiquent qu'il existe un courant annulaire substantiel et persistant autour de la Terre, même en dehors des périodes de tempête, qui est transporté par des protons de haute énergie. Pendant les orages géomagnétiques, l'augmentation du courant annulaire est due à l'entrée de nouveaux protons de faible énergie dans la région proche de la Terre.

Résultats scientifiques

Orage géomagnétique de mars 2015.
Cette visualisation s'ouvre sur une vue complète de la ceinture de rayonnement d'électrons piégés encerclant la Terre. Nous ouvrons une tranche des ceintures, pour afficher une coupe transversale pour plus de clarté et déplacer la caméra vers une vue plus équatoriale. La rotation de la Terre et le mouvement solaire ont été désactivés pour cette visualisation afin de réduire les mouvements supplémentaires gênants.

En février 2013, une troisième ceinture de radiation de Van Allen temporaire a été découverte en utilisant les données recueillies par Van Allen Probes. La dite troisième ceinture a duré quelques semaines.

Vaisseau spatial

Illustration d'artiste des sondes Van Allen A et B en orbite terrestre. Crédit : NASA

Les sondes Van Allen se composaient de deux engins spatiaux stabilisés par rotation qui ont été lancés avec une seule fusée Atlas V. Les deux sondes devaient opérer dans les conditions difficiles qu'elles étudiaient ; alors que d'autres satellites ont le luxe de s'éteindre ou de se protéger au milieu d'une météo spatiale intense, les sondes Van Allen ont dû continuer à collecter des données. Les sondes ont donc été construites pour résister au bombardement constant de particules et de rayonnement qu'elles subiraient dans cette zone intense de l'espace.

Instruments

Parce qu'il était vital que les deux engins fassent des mesures identiques pour observer les changements dans les ceintures de radiations à la fois dans l'espace et dans le temps, chaque sonde portait les instruments suivants :

  1. Suite d'instruments de particules énergétiques, de composition et de plasma thermique (ECT) ; Le chercheur principal est Harlan Spence de l' Université du New Hampshire . Les partenaires clés de cette enquête sont le LANL , le Southwest Research Institute , l' Aerospace Corporation et le LASP
  2. Suite d'instruments de champ électrique et magnétique et science intégrée (EMFISIS); Le chercheur principal est Craig Kletzing de l' Université de l'Iowa .
  3. Instrument de champ électrique et d'ondes (EFW); Le chercheur principal est John Wygant de l' Université du Minnesota . Les principaux partenaires de cette enquête sont l'Université de Californie à Berkeley et l'Université du Colorado à Boulder.
  4. Expérience sur la composition ionique des sondes de tempête de ceinture de rayonnement (RBSPICE); Le chercheur principal est Louis J. Lanzerotti du New Jersey Institute of Technology . Les partenaires clés comprennent le Laboratoire de physique appliquée et Fundamental Technologies, LLC.
  5. Spectromètre à protons relativiste (RPS) du National Reconnaissance Office

Voir également

Les références

Liens externes