Osservatorio solare ed eliosferico

Osservatorio Solare ed Eliosferico • SoHO

L' Osservatorio solare ed eliosferico , in inglese Osservatorio solare ed eliosferico , abbreviato SOHO , è un osservatorio solare spaziale in orbita intorno al sole . Il suo obiettivo principale è lo studio della struttura interna del Sole , dei processi che producono il vento solare e la corona solare . Per svolgere la sua missione, il satellite SoHO, con una massa di 1,8 tonnellate, trasporta 12 strumenti che consentono di effettuare osservazioni sia in situ che a distanza.

SoHO è stato selezionato nel 1984 come parte del Horizon 2000 programma scientifico della Agenzia Spaziale Europea . La NASA partecipa allo sviluppo e alla gestione operativa della missione fino a un terzo del costo totale. Dopo il suo lancio nel 1995, SoHO essendo stato posizionato al punto di Lagrange  L 1 all'inizio del 1996, ha permesso molte scoperte fondamentali. La missione, della durata iniziale di due anni, è prorogata fino aldicembre 2020 quindi fino al 31 dicembre 2025. Un nuovo annuncio è previsto nel 2022 per confermare questa data.

È  stato celebrato il 25 ° anniversario del lancio2 dicembre 2020, mentre il satellite, ancora in funzione, era stato progettato per quattro anni di operatività.

Contesto

Alla fine degli anni '70 e all'inizio degli anni '80 , gli specialisti di fisica solare in Europa e negli Stati Uniti hanno cercato di capitalizzare i risultati degli osservatori spaziali solari OSO-8 e Apollo Telescope Mount (ATM era il pannello solare dell'osservatorio a bordo della stazione spaziale NASA Skylab ) . Stanno lavorando allo sviluppo del progetto GRIST ( Grazing Incidence Solar Telescope ) che inizialmente doveva essere a bordo di Skylab. A seguito dell'abbandono del progetto GRIST , la missione SoHO si propone innovembre 1982per rispondere a un invito a presentare proposte lanciato dall'Agenzia spaziale europea . Gli scienziati hanno recentemente effettuato una misurazione delle velocità nella corona solare e intendono studiare, utilizzando gli spettrometri a bordo di questo satellite, i processi in atto nell'alta atmosfera solare. Un altro tipo di osservatorio spaziale solare era all'epoca oggetto di studio all'ESA  : DISCO doveva essere il primo satellite dedicato alla nuovissima scienza dell'eliosismologia, ovvero allo studio della propagazione del suono all'interno del Sole. Ma all'inizio del 1983, questo progetto fu annullato e il team del progetto SoHO decise di integrare l'eliosismologia negli obiettivi del loro satellite. SoHO doveva essere posizionato in un'orbita di alone attorno al punto di Lagrange  L 1 del sistema Sole - Terra che consentiva sia uno studio in situ del vento solare senza interferenze con la magnetosfera terrestre sia l'osservazione continua del Sole.

Un gruppo di lavoro che riunisce scienziati e rappresentanti dell'ESA , dell'ISAS (l'agenzia spaziale scientifica giapponese) e della NASA ha studiato tra il 1983 e il 1985 i molti tipi di missione che si potevano prevedere per gli studi di fisica Terra-Sole. Il risultato di questo lavoro è una serie di missioni coerenti raggruppate in un programma chiamato International Solar-Terrestrial Physics (ISTP). Questo insieme di missioni doveva consentire di effettuare studi comparativi - mediante osservazioni sia in situ che a distanza - dei principali processi in atto nel Sole, nella magnetosfera e nello spazio interplanetario. L' ESA contribuisce all'ITSP attraverso due missioni: SOHO e CLUSTER ⇔ Cluster è una costellazione di 4 satelliti incaricata di effettuare una mappatura tridimensionale della magnetosfera terrestre. Lo studio delle relazioni tra la Terra e il Sole è anche il principale tema scientifico scelto dall'Inter-Agency Consultative Group (IACG) che riunisce un insieme più ampio di agenzie spaziali tra cui in particolare l'istituto russo di scienze spaziali IKI . Il programma ISTP è stato successivamente portato avanti dall'IACG .

obiettivi

SoHO mira a rispondere a tre domande fondamentali nel campo della fisica solare:

• qual è il ruolo della corona solare e con quale processo viene riscaldata?
• dove e come viene accelerato il vento solare ?
• qual è la struttura interna del Sole  ?

Sviluppo del progetto

L'ensemble formato da SoHO e Cluster è stato selezionato nel 1984 nell'ambito del programma scientifico Horizon 2000 dell'Agenzia Spaziale Europea. Questa è una delle quattro “pietre angolari” del programma. Il satellite è prodotto da un consorzio di aziende europee guidate dalla società Matra . Gli strumenti scientifici sono sviluppati da laboratori scientifici europei e americani . La NASA finanzia un terzo della missione fornendo alcune apparecchiature (registratori, amplificatori per sistema di telecomunicazione, rating mirini), diversi strumenti scientifici, il veicolo di lancio e il centro di controllo .

Svolgimento della missione

SoHO viene lanciato il 2 dicembre 1995dalla base di Cape Canaveral , in Florida , da un razzo di tipo Atlas II .

Posizione

Il satellite è posizionato tra la Terra e il Sole, posizionato attorno al punto di Lagrange  L 1 del sistema Sole - Terra , luogo in cui si bilanciano le attrazioni terrestre e solare. Poiché il punto di Lagrange  L 1 è instabile, SoHO è costretto a ruotare attorno ad esso in una curva a forma di fagiolo . Si trova a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, in direzione del Sole.

Il blackout del 1998

Il 24 giugno 1998, il contatto con SoHO viene perso per motivi che non sono stati chiaramente identificati. L'orientamento del satellite non viene più mantenuto rivolto verso il Sole. Sapendo che nello spazio la temperatura ambiente è -150  °C quando si è all'ombra del Sole, e + 200  °C quando si è esposti ad esso, i mezzi di termoregolazione di un satellite sono sempre molto precisi e questo tipo di il movimento disordinato provoca surriscaldamento o un calo molto significativo della temperatura, a seconda della parte esposta del satellite. È stato solo un mese dopo aver perso i contatti che le agenzie americane ed europee sono riuscite a localizzare SoHO. Il23 luglio, una prima localizzazione del satellite si ottiene grazie al radiotelescopio di Arecibo in Porto Rico , che funge da trasmettitore e un'antenna di 70 metri di diametro della NASA come ricevitore radar. Il3 agosto, una prima risposta di SoHO. L' 8 dello stesso mese è pervenuta una prima telemetria che fornisce una prima stima delle condizioni degli strumenti di bordo e dei mezzi di propulsione. I serbatoi di idrazina utilizzati per la propulsione chimica del satellite sono estremamente freddi e l'idrazina è congelata. Era quindi necessario scongelarlo al meglio per poterlo be16 settembre, avviare una fase di stabilizzazione del satellite ancora in movimento di rotazione. È solo il16 ottobre, gli strumenti non avendo sofferto troppo, che la NASA ha annunciato un normale riavvio del progetto.

Estensioni della missione

La missione primaria di SoHO si è conclusa nel 1998. Data la qualità dei risultati e le condizioni del satellite, la missione è stata estesa più volte. Viene prorogato per la prima volta di 5 annimaggio 1998 a aprile 2003. Nel 2002, un'ulteriore proroga ha portato la data di scadenza amarzo 2007. Nelmaggio 2006, questo è rinviato a dicembre 2009. Nelottobre 2009, SoHO è nuovamente concesso un soggiorno fino a dicembre 2012, quindi alla fine del 2013. La scadenza è nuovamente posticipata alla fine del 2016. Il 22 novembre 2016, si comunica che la missione è prorogata fino al 31 dicembre 2018. Il14 novembre 2018, la missione è nuovamente prorogata fino al 2020, con possibile proroga fino al 2022.

Caratteristiche tecniche

SoHO è un satellite parallelepipedo alto 4,3 metri con una sezione di 2,7 per 3,7 metri. Una volta dispiegati i pannelli solari, la sua apertura alare raggiunge i 9,5 metri. La sua massa totale è di 1.850  kg di cui 610  kg di carico utile composto da dodici strumenti che consentono l'osservazione a distanza del Sole e lo studio in situ del vento solare. Il satellite è convenzionalmente costituito da due parti: la piattaforma (o bus) che costituisce la parte inferiore raggruppa le apparecchiature che consentono il funzionamento del satellite (produzione e controllo dell'energia, controllo termico, puntamento, telecomunicazioni) e comprende i punti di attacco per i pannelli solari installati in orbita. Il payload riunisce i vari strumenti scientifici nella parte superiore del satellite.

Strumenti

Per raggiungere gli obiettivi fissati per la missione, SoHO utilizza tre gruppi di strumenti:

• strumenti di osservazione remota (CDS, EIT, LASCO  (en) , SUMER, UVCS) preposti allo studio della struttura fisica e dinamica dell'atmosfera solare esterna (cioè la cromosfera , la regione di transizione solare e la corona solare fino a 30 raggi solari) come nonché uno strumento (SWAN) incaricato di analizzare la cavità ionizzata che il vento solare "brucia" nel vento stellare neutro attraversato dall'eliosfera  ;
• diversi spettrometri di massa (CELIAS) e analizzatori di particelle di media e alta energia (COSTEP, ERNE) per lo studio in situ , a circa 1 Unità Astronomica dal Sole, dal vento solare, dalle particelle energetiche di origine solare e dai raggi cosmici (di origine extrasolare) ;
• due spettrometri (GOLF e SOI/MDI) destinati a misurare la velocità nonché diversi radiometri (VIRGO) per studiare le variazioni di velocità e intensità per studi relativi all'eliosismologia e per analizzare le variazioni della costante solare .

Risultati

Sole

SOHO ha rivoluzionato la nostra conoscenza del sole . Milioni di immagini e misurazioni, centinaia di pubblicazioni scientifiche sono dovute ai dati che ha trasmesso alla Terra. Tra i principali risultati ci sono:

• lo strumento GOLF ha permesso di determinare che la velocità di rotazione del cuore del Sole, che gira su se stesso in una settimana, è quattro volte più veloce della sua parte esterna;
• la velocità di propagazione del suono all'interno del Sole , calcolata dalle misurazioni effettuate dallo strumento GOLF, è coerente con le più recenti simulazioni del modello solare fino a 0,1 raggio solare. Ma i valori divergono vicino al centro sotto 0,1 raggio solare;
• l'origine del vento solare rapido potrebbe essere determinata dai dati dello strumento SUMER: ha origine ai margini della rete cromosferica  ;
• gli strumenti SUMER/CDS hanno effettuato la prima misurazione della temperatura nella corona solare sopra un buco polare, fonte del vento solare rapido;
• Gli strumenti SUMER/CDS hanno misurato la densità elettronica, la temperatura e le velocità del plasma della regione di transizione in diverse strutture;
• SoHO utilizzando lo strumento EIT ha dimostrato la grande instabilità temporale del sole calmo A tutte le scale spaziali;
• SoHO ha rilevato e mappato l' elio ionizzato presente nella corona inferiore e producendo un forte aumento del bordo solare nei fori coronali  ;
• Usando gli strumenti EIT/LASCO, SoHO ha scoperto un gran numero di espulsioni di massa coronale (CME) (diverse al giorno) che vengono attivate alla base dell'atmosfera e tracciano la loro propagazione attraverso l'atmosfera.
• SoHO mappato per la prima volta la distribuzione di idrogeno nella eliosfera e la sua evoluzione in funzione del ciclo solare (strumento SWAN);
• lo strumento SWAN ha consentito il rilevamento di regioni attive sul lato opposto del sole.

Comete

SoHO, grazie alla sua posizione, ha permesso di rilevare un numero molto elevato di comete . Lo strumento SWAN ha permesso di rilevare le comete firmando il loro degassamento in radiazione L, mentre lo strumento LASCO ha permesso di osservare più di 200 comete radenti. SoHO aveva identificato 500 inagosto 2002 e tre anni dopo il 5 agosto 2005Toni Scarmato ha scoperto il 1000  esimo della cometa . Il25 giugno 2008, La sonda rileva la sua cometa 1500  e e 2000 e la26 dicembre 2010, di Michal Kusiak.

Le immagini scattate da SoHO mostrano comete che si avvicinano molto al Sole e il vento solare che soffia con forza su di esse, facendole ondeggiare drammaticamente una delle due code. Circa l'85% delle comete scoperte con l'aiuto delle immagini SoHO appartengono al gruppo Kreutz (in omaggio a Heinrich Kreutz , il primo ad identificare questo particolare gruppo di comete). In larga misura, queste comete evaporano in prossimità del Sole, sono comete radenti .

Tra il 13 e il 22 dicembre 2010, SoHO scopre 25 comete che si schiantano contro il Sole, probabilmente membri del gruppo Kreutz . Karl Battams del Naval Research Laboratory pensa che questi eventi potrebbero prefigurare il passaggio di una cometa come la cometa Ikeya-Seki .

La missione SoHO in cifre

Per il 25° anniversario è stata istituita una valutazione provvisoria

• 25 anni di osservazioni e misurazioni,
• 2 cicli solari,
• 20 milioni di immagini,
• 300 tesi universitarie,
• 6.000 articoli pubblicati,
• 50 terabit di dati negli archivi SoHO,
• 2,4 milioni di blocchi di ordini inviati,
• 4.000 comete viste,
• 30.000 espulsioni di massa coronale.

Nota: i 3 giroscopi sono fuori servizio.

Note e riferimenti

Appunti

Riferimenti

1. "  Fact Sheet  " , a sci.esa.int (accessibile 23 GIUGNO 2021 )
2. (it-IT) "  Luce verde per le operazioni continue delle missioni scientifiche dell'ESA  " , su sci.esa.int (consultato il 21 gennaio 2018 ) .
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4. Huber e Malinovsky-Arduini 1991 , p.  303-304.
5. Huber e Malinovsky-Arduini 1991 , p.  302.
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9. "  SoHO: il satellite SoHO  " , sulle missioni CNES Scientific (consultato il 30 dicembre 2013 ) .
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11. "  Esistenza dei modi G del Sole confermata senza ambiguità  " , su soho.cnes.fr (consultato il 27 settembre 2017 ) .
12. (in) "  Il più grande cacciatore di comete della storia scopre la 1000a cometa  " , Agenzia spaziale europea ,19 agosto 2005(consultato il 12 luglio 2008 ) .
13. (in) "  SOHO celebra la 1500a scoperta della cometa  " , Agenzia spaziale europea ,26 giugno 2008(consultato il 12 luglio 2008 ) .
14. (in) L' astronave SOHO scopre la sua 2000esima cometa su space.com.
15. (in) Sundiving Comet Storm sul sito science.nasa.gov.
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Bibliografia

 : documento utilizzato come fonte per questo articolo.

• (it) Martin CE Huber , Monique Malinovsky-Arduini et al. , “  Il concetto di SoHO e la sua realizzazione  ” , Space Science Reviews , vol.  61,7 ottobre 1991, pag.  301-334 Presentazione delle caratteristiche della missione nel 1991.

Vedi anche

Articoli Correlati

• Eliosismologia
• Sole , Vento solare , Corona , Solar Flare
• Grappolo

link esterno

• SoHO sul sito web delle missioni scientifiche del CNES
• (it) Sito ufficiale dell'ESA