Osservatorio sulla dinamica solare: cos’è, missione della NASA

Il Solar Dynamics Observatory ( SDO ) è una missione della NASA che osserva il Sole dal 2010. Lanciato l’11 febbraio 2010, l’osservatorio fa parte del programma Living With a Star (LWS).

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L’obiettivo del programma LWS è sviluppare la comprensione scientifica necessaria per affrontare efficacemente gli aspetti del sistema Sole  Terra connesso che influenzano direttamente la vita e la società. L’obiettivo dell’SDO è comprendere l’influenza del Sole sulla Terra e sullo spazio vicino alla Terra studiando l’atmosfera solare su piccole scale di spazio e tempo e in molte lunghezze d’onda contemporaneamente. SDO ha studiato come viene generato e strutturato il campo magnetico del Sole , come questa magnetica immagazzinata viene convertita e rilasciata nell’eliosfera e nel geospazio sotto forma di vento solare, particelle energetiche e variazioni dell’irraggiamento solare .

Generale

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Questa visualizzazione copre lo stesso intervallo di tempo di 17 ore sull’intera gamma di lunghezze d’onda dell’SDO.

Il lancio, 11 febbraio 2010 alle 15:23:00 UTC

Il veicolo spaziale SDO è stato sviluppato presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland , e lanciato l’11 febbraio 2010 dalla Cape Canaveral Air Force Station ( CCAFS ). La missione principale è durata cinque anni e tre mesi, con materiali di consumo che dovrebbero durare almeno dieci anni. Alcuni considerano SDO come una missione successiva al Solar and Heliospheric Observatory (SOHO).

SDO è un veicolo spaziale stabilizzato a tre assi , con due pannelli solari e due antenne ad alto guadagno, in un’orbita geostazionaria inclinata attorno alla Terra .

Il veicolo spaziale comprende tre strumenti:

  • l’Extreme Ultraviolet Variability Experiment (EVE) costruito in collaborazione con il Laboratorio di fisica atmosferica e spaziale (LASP) dell’Università del Colorado Boulder ,
  • l’Heliosismic and Magnetic Imager (HMI) costruito in collaborazione con la Stanford University , e
  • l’Atmospheric Imaging Assembly (AIA) costruito in collaborazione con il Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory (LMSAL).

I dati raccolti dall’imbarcazione sono resi disponibili il prima possibile, dopo essere stati ricevuti.

A partire da febbraio 2020, SDO dovrebbe rimanere operativo fino al 2030.

Strumenti

Imager eliosismico e magnetico (HMI)

Confronto delle immagini HMI Continuum subito dopo un’eclissi e dopo che il sensore si è riscaldato nuovamente.

L’ Heliosismic and Magnetic Imager (HMI), guidato dalla Stanford University di Stanford, in California , studia la variabilità solare e caratterizza l’interno del Sole e le varie componenti dell’attività magnetica. L’HMI effettua misurazioni ad alta risoluzione del campo magnetico longitudinale e vettoriale sull’intero disco solare visibile, estendendo così le capacità dello strumento MDI di SOHO .

L’HMI produce dati per determinare le fonti e i meccanismi interni della variabilità solare e come i processi fisici all’interno del Sole sono correlati al campo magnetico superficiale e all’attività. Produce anche dati per consentire stime del campo magnetico coronale per studi di variabilità nell’atmosfera solare estesa. Le osservazioni HMI consentiranno di stabilire le relazioni tra la dinamica interna e l’attività magnetica al fine di comprendere la variabilità solare ei suoi effetti.

Esperimento di variabilità ultravioletta estrema (EVE)

L’Extreme Ultraviolet Variability Experiment (EVE) misura l’ estrema irradianza ultravioletta del Sole con una migliore risoluzione spettrale , “cadenza temporale”, accuratezza e precisione rispetto alle precedenti misurazioni effettuate da TIMED SEE, SOHO e SORCE XPS . Lo strumento incorpora modelli basati sulla fisica al fine di approfondire la comprensione scientifica della relazione tra le variazioni dell’EUV solare e le variazioni della variazione magnetica nel Sole.

L’emissione da parte del Sole di fotoni ultravioletti energetici estremi è principalmente ciò che riscalda l’ atmosfera superiore della Terra e crea la ionosfera . L’emissione di radiazioni solari EUV subisce cambiamenti costanti, sia momento per momento che durante il ciclo solare di 11 anni del Sole , e questi cambiamenti sono importanti da comprendere perché hanno un impatto significativo sul riscaldamento atmosferico , sulla resistenza dei satelliti e sul degrado del sistema di comunicazione , inclusa l’interruzione del il sistema di posizionamento globale .

Il pacchetto di strumenti EVE è stato costruito dal Laboratorio di fisica atmosferica e spaziale (LASP) dell’Università del Colorado Boulder , con il Dr. Tom Woods come investigatore principale , ed è stato consegnato al Goddard Space Flight Center della NASA il 7 settembre 2007. Lo strumento fornisce miglioramenti fino al 70% nelle misurazioni della risoluzione spettrale nelle lunghezze d’onda inferiori a 30 nm e un miglioramento del 30% nella “cadenza temporale” effettuando misurazioni ogni 10 secondi su un ciclo di lavoro del 100% .

Gruppo di imaging atmosferico (AIA)

L’Atmospheric Imaging Assembly (AIA), guidato dal Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory (LMSAL), fornisce osservazioni continue dell’intero disco della cromosfera solare e della corona in sette canali dell’ultravioletto estremo (EUV), coprendo un intervallo di temperatura da circa 20.000 Kelvin a oltre 20 milioni di Kelvin. La cadenza di 12 secondi del flusso di immagini con immagini di 4096 x 4096 pixel a 0,6 arcsec/pixel fornisce viste senza precedenti dei vari fenomeni che si verificano all’interno dell’atmosfera esterna solare in evoluzione.

L’indagine scientifica dell’AIA è guidata da LMSAL, che gestisce anche lo strumento e, insieme alla Stanford University, gestisce il Joint Science Operations Center da cui tutti i dati vengono forniti alla comunità scientifica mondiale, nonché al pubblico in generale. LMSAL ha progettato la strumentazione complessiva e ne ha guidato lo sviluppo e l’integrazione. I quattro telescopi che forniscono i singoli feed di luce per lo strumento sono stati progettati e costruiti presso lo Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). Dall’inizio della sua fase operativa il 1° maggio 2010, AIA ha operato con successo con una qualità dell’immagine EUV senza precedenti.

Canale di lunghezza d’onda AIA Fonte Regione dell’atmosfera solare Temperatura caratteristica
Luce bianca (450 nm ) continuum Fotosfera 5000 K
170nm _ continuum Temperatura minima, fotosfera 5000 K
160nm _ C IV + continuo Regione di transizione e fotosfera superiore 105 e 5000 K
33,5nm _ Fe XVI Corona della regione attiva 2,5×10 K
30,4nm _ Lui II Cromosfera e regione di transizione 50.000 k
21,1nm _ Fe XIV Corona della regione attiva 2×10 K
19,3 nm Fe XII, XXIV Plasma corona e bagliore caldo 1,2×10 6 e 2×10 K
17,1nm _  IX Corona tranquilla , regione di transizione superiore 6,3×10 K
13,1nm _ Fe VIII, XX, XXIII Regioni svasate 4×10 5 , 10 7 e 1,6×10 K
9,4nm _ Fe XVIII Regioni svasate 6,3×10 K

Le fotografie del Sole in queste varie regioni dello spettro possono essere viste sul sito Web SDO Data della NASA. Immagini e filmati del Sole visti in qualsiasi giorno della missione, inclusa l’ultima mezz’ora, possono essere trovati su The Sun Today .

Comunicazioni

SDO collega i dati scientifici ( banda K ) dalle sue due antenne ad alto guadagno integrate e la telemetria ( banda S ) dalle sue due antenne omnidirezionali integrate . La stazione di terra è costituita da due antenne radio dedicate (ridondanti) di 18 metri a White Sands Missile Range , New Mexico , costruite appositamente per SDO. I controllori di missione gestiscono il veicolo spaziale a distanza dal Mission Operations Center presso il Goddard Space Flight Center della NASA . La velocità dati combinata è di circa 130 Mbit/s (150 Mbit/s con sovraccarico o 300 Msimboli/s con codifica convoluzionale rate 1/2) e l’imbarcazione genera circa 1,5 Terabyte di dati al giorno (equivalente al download di circa 500.000 brani).

Lancio

Tentativo Pianificato Risultato Girarsi Motivo Punto di decisione Meteo andare (%) Appunti
1 10 febbraio 2010, 15:26:00 Strofinato Meteo (venti forti) 10 febbraio 2010, 16:22  (T-3:59, subito dopo T-4:00 attesa) 40% finestra dalle 10:26 alle 11:26 EST, tentativi effettuati alle 10:26, 10:56 e 11:26 EST
2 11 febbraio 2010, 15:23 Successo 0 giorni, 23 ore, 57 minuti 60% Finestra: dalle 10:23 alle 11:23 EST

Il Launch Services Program della NASA presso il Kennedy Space Center ha gestito l’integrazione e il lancio del carico utile. L’SDO è stato lanciato dal Cape Canaveral Space Launch Complex 41 (SLC-41), utilizzando un razzo Atlas V -401 con un Common Core Booster alimentato da RD-180 , che è stato sviluppato per soddisfare i requisiti del programma Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV).

Orbita

Animazione della traiettoria dell’Osservatorio Dinamica Solare dall’11 febbraio 2010 all’11 aprile 2010
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Dopo il lancio, il veicolo spaziale è stato posto in un’orbita attorno alla Terra con un perigeo iniziale di circa 2.500 km (1.600 mi). SDO ha quindi subito una serie di manovre di innalzamento dell’orbita che hanno regolato la sua orbita fino a quando il veicolo spaziale ha raggiunto la sua orbita circolare e geosincrona pianificata a un’altitudine di 35.789 km (22.238 mi), a 102 ° longitudine ovest , inclinata di 28,5 °. Questa orbita è stata scelta per consentire comunicazioni 24 ore su 24, 7 giorni su 7 da/per la stazione fissa di terra e per ridurre al minimo le eclissi solari a circa un’ora al giorno solo per poche settimane all’anno.

Fenomeno del cane solare

Pochi istanti dopo il lancio, il razzo Atlas V di SDO è penetrato in un cirro che ha creato onde d’urto visibili nel cielo e ha distrutto l’allineamento dei cristalli di ghiaccio che stavano formando un cane solare visibile agli spettatori.

Mascotte della missione – Camilla

Camilla Corona è un pollo di gomma (simile a un giocattolo per bambini) ed è la mascotte della missione per SDO. Fa parte del team di istruzione e sensibilizzazione del pubblico e assiste con varie funzioni per aiutare a educare il pubblico, principalmente i bambini, sulla missione SDO, fatti sul sole e il tempo spaziale . Camilla assiste anche nell’informazione incrociata del pubblico su altre missioni della NASA e progetti relativi allo spazio. Camilla Corona SDO utilizza i social media per interagire con i fan.

Galleria di immagini

Francobolli

L’ufficio postale degli Stati Uniti ha annunciato il 15 gennaio 2021 che avrebbe rilasciato una serie di francobolli che evidenziavano le immagini del Sole catturate dal Solar Dynamics Observatory della NASA.

Le immagini della NASA della bellezza dinamica e abbagliante del Sole hanno catturato l’attenzione di milioni di persone. Nel 2021, il servizio postale degli Stati Uniti mostra i molti volti del Sole con una serie di francobolli Sun Science per sempre che mostrano immagini dell’attività solare catturate dal Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA. “Sono stato un collezionista di francobolli per tutta la vita e non vedo l’ora di vedere la scienza della NASA messa in risalto in questo modo”, ha dichiarato Thomas Zurbuchen , amministratore associato per il Science Mission Directorate (SMD) della NASA a Washington, DC “Sento che il naturale il mondo che ci circonda è bello come l’arte, ed è stimolante poter condividere l’importanza e l’entusiasmo di studiare il Sole con persone di tutto il paese”.

Il set di 20 francobolli presenta dieci immagini che celebrano la scienza alla base dell’esplorazione in corso della NASA della nostra stella più vicina. Le immagini mostrano eventi comuni sul Sole, come brillamenti solari , macchie solari e loop coronali . SDO tiene costantemente d’occhio il Sole da oltre un decennio. Dotato di attrezzature per catturare immagini del Sole in più lunghezze d’onda di luce visibile , ultravioletta ed ultravioletta estrema , SDO ha raccolto centinaia di milioni di immagini durante il suo mandato per aiutare gli scienziati a conoscere come funziona la nostra stella e come i suoi campi magnetici costantemente agitati creano l’attività solare che vediamo.

Quell’attività solare può portare il meteo spaziale più vicino alla Terra che può interferire con la tecnologia e le comunicazioni radio nello spazio. Oltre a questa immediata rilevanza per la nostra vita quotidiana ad alta tecnologia, lo studio del Sole e della sua influenza sui pianeti e sullo spazio che lo circonda – un campo di ricerca noto come eliofisica – ha profonde implicazioni per la comprensione del nostro Sistema Solare e del migliaia di sistemi solari che sono stati scoperti oltre il nostro. Essendo la nostra stella più vicina, il Sole è l’unica stella vicina che gli esseri umani sono in grado di studiare in modo molto dettagliato, rendendolo una fonte vitale di dati.


https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Dynamics_Observatory

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