星際邊界探測器
星際邊界探測器（英語：Interstellar Boundary Explorer，簡稱IBEX）是美國國家航空航天局一顆旨在繪製太陽系和星際空間邊界地圖的人造衛星。這項任務是NASA小探測器飛行任務的一部分，由飛馬座XL火箭於2008年10月19日17:47:23（UTC）成功發射。[3]
 | |
| 所屬組織 | 美國國家航空航天局 |
|---|---|
| 衛星平台 | 軌道科學公司微星運載火箭 |
| 任務類型 | 軌道器（天文台） |
| 環繞對象 | 地球 |
| 入軌時間 | 2008年10月19日18:21:00（UTC） |
| 發射時間 | 2008年10月19日17:47:23（UTC） |
| 運載火箭 | 占星師L-1011 / 飛馬座XL |
| 發射地點 | 在夸賈林島附近空中發射 |
| 任務時長 | 主要任務：2年 已工作：16年零19日 |
| COSPAR ID | 2008-051A |
| SATCAT no. | 33401 |
| 官方網站 | www |
| 質量 | 110公斤（240磅） |
| 功耗 | 85 W |
| 軌道參數 | |
| 半長軸 | 183,185.6 km（113,826.3 mi） |
| 離心率 | 0.7272851 |
| 傾角 | 34.5° |
| 遠拱點 | 310,042.9 km（192,651.7 mi） |
| 近拱點 | 43,586.5 km（27,083.4 mi） |
| 周期 | 13,004.6分鐘（9.03天） |
| 日環繞數 | 0.11 |
| 攜帶儀器 | |
| 主要儀器 | IBEX-hi, IBEX-lo |
| 備註： [1][2] | |
IBEX探測器獲得的數據多次震驚了科學界，並推翻了舊理論。[4]首次震驚是因為它發現了一次窄帶高能中性原子噴射。[4]然後它發現了此帶隨時間的移動。[4]另一項令人驚訝的發現是未找到弓形激波。[5]推翻弓形激波理論造成了巨大的影響，因為幾十年來的研究都是以其為基礎的。[4]
這次任務的設計和運行是由美國西南研究院所領導的，此外洛斯阿拉莫斯國家實驗室和洛克希德·馬丁公司的高技術中心參與了合作，分別負責研製IBEX-Hi和IBEX-Lo傳感器。軌道科學公司製造了這個航天器，也是衛星進行實驗測試的地點。名義上本次任務至少進行兩年，以觀測整個太陽系邊界。而這已經於2011年完成，之後它的任務延長到了2013年以繼續進行觀測。[4]
IBEX以面向太陽自旋穩定的軌道繞地球運轉。[1]2011年6月，IBEX變軌到了一個更有效的軌道。[6]這個軌道不再接近月球，維持軌道所需燃料也有所減少。[6]
負載
編輯太陽系的太陽圈邊界將通過測量各個方向電荷交換碰撞的位置和強度來描繪。這樣最終將獲得太陽風的終端激波的完整影像。這顆衛星的負載包括兩台高能中性原子（ENA）成像儀、IBEX-Hi和IBEX-Lo。三個傳感器中每一個都帶有準直儀以限制視野，一個將中性氫原子和氧原子轉化成離子的轉換面， 一個用於抑制紫外線和選擇特定能量範圍離子的靜電分析器（ESA），以及一台為離子計數和識別種類的檢測器。IBEX-Hi儀器所記錄的離子相比IBEX-Lo所記錄的能量要高一些。科學負載還包括一個控制準直儀和靜電分析器電壓的組合式電子裝置（CEU），它還能讀取並記錄每個傳感器獲得的粒子數據。
任務參數
編輯IBEX衛星最初發射到了一個高離心率低近地點的轉移軌道，並在最高點使用固態火箭發動機作為助推段的動力，使得它的近地點大大升高，最終進入預期的高橢圓軌道。
IBEX處於一個高離心率的繞地軌道中，其中近地點約為43,000公里（27,000英里），而遠地點則達大約310,000公里（190,000英里），[2]後者幾乎是地月距離的80%。它起初的軌道大約是7,000乘320,000公里（4,300乘198,800英里），[1]後來進行了一次變軌以延長它的工作年限（參見下方軌道調整一節）。
這個非常的軌道使得IBEX衛星能夠在進行科學觀測時離開地球的磁場。這樣的高度十分重要，因為在磁場中進行觀測時會有大量的帶電粒子影響正常觀測。在地球的磁場範圍之內時（70,000公里（43,000英里）），衛星會開啟其他儀器，例如遙測設備。
發射
編輯IBEX衛星於2008年10月19日由搭載在洛克希德L-1011占星師號飛機上的飛馬座XL火箭發射升空。占星師號飛機則是從中太平洋的夸賈林環礁起飛的。本次空中發射的準確時間為17:47:23（UTC）。[3]與在佛羅里達州肯尼迪航天中心相比，因為發射地點接近赤道，飛馬座火箭能多運載35英磅（16公斤）的載荷。[7]
IBEX衛星在加利福尼亞州范登堡空軍基地被安裝到飛馬座火箭上，這個結合體又被掛在母機占星師號飛機之下，歷經數個小時飛往夸賈林環礁。[8]飛機於2008年10月12日順利抵達夸賈林環礁。[9]
軌道調整
編輯2011年6月，IBEX進入了一個新軌道，將近地點提高到超過30,000公里（19,000英里）。新軌道避免衛星過於接近月球，因為那樣的話月球的引力會對它的軌道造成負面影響。現在這顆衛星消耗更少的燃料就能維持在穩定軌道，使得它的工作年限增加到40多年。[6]
數據採集
編輯IBEX正在採集高能中性原子噴射的數據，那些原子能穿越太陽繫到達地球，卻無法用傳統的望遠鏡觀測到。這些原子是在太陽系的邊界由太陽風粒子和星際介質粒子的相互作用所形成的。[10]
天文學成果
編輯最初的數據出乎人們意料：很窄的粒子帶比天空中任何天體都明亮兩三倍。[11]當時的解釋是「星際環境對於形成太陽圈的影響比先前認為的大得多」。[10]「沒有人知道是什麼產生了高能中性原子，但每個人都同意教科書上關於太陽圈的圖片是錯誤的。」[12]太陽目前正在穿越本地星際雲，太陽圈的大小和形狀是確定它屏蔽宇宙射線能力的關鍵因素。IBEX應該能檢測到粒子帶的形狀變化，這可以說明太陽圈是如何與本地星際雲相互作用的。[13]它也探測到來自地球磁場的高能中性原子。[4]
2010年10月，也就是六個月之後，根據IBEX觀測獲得的第二批數據，粒子帶被發現發生了重要變化。[14]
| “ | 「我們在六個月間發現的IBEX（所觀測的）粒子帶和其他來自太陽系中性原子的變化表明，我們的太陽和銀河系的相互作用是令人驚訝地活躍。」 | ” |
| ——D·麥科馬斯，IBEX的主要研究者[14] | ||
衛星繼續觀測太陽系外的中性原子，發現它們的組成與來自太陽的不同。[5]IBEX還發現太陽沒有弓形激波。[5]太陽圈與本地星際雲的相對速度被認為大約是84,000公里每小時（52,000英里每小時） ，而不是先前估計的95,000公里每小時（59,000英里每小時）。[5]這項結果意味着太陽圈的壓力大約比先前估計的小25%。[5]
參考資料
編輯- ^ 1.0 1.1 1.2 Fact Sheet: IBEX (PDF). Orbital.com. [March 1, 2012]. FS001_06c. （原始內容存檔 (PDF)於2014-02-21）.
- ^ 2.0 2.1 IBEX Satellite details 2008-051A NORAD 33401. N2YO.com. [March 1, 2012]. （原始內容存檔於2019-01-30）.
- ^ 3.0 3.1 Ray, Justin. Mission Status Center: Pegasus/IBEX. Spaceflight Now. October 19, 2008 [November 27, 2009]. （原始內容存檔於2018-09-04）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 IBEX - Update Archive 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2012-06-30.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 NASA - IBEX Reveals a Missing Boundary At the Edge Of the Solar System. [2012-08-22]. （原始內容存檔於2013-01-28）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 McComas, Dave. IBEX Orbit-Raising Maneuver. SWRI.edu. November 14, 2011 [March 1, 2012]. （原始內容存檔於2012年4月6日）.
- ^ Dave McComas. IBEX November 2006. NASA Southwest Research Institute. November 15, 2006 [November 19, 2009]. （原始內容存檔於2017-03-18）.
- ^ Expendable Launch Vehicle Status Report. NASA KSC. October 3, 2008 [2012-08-22]. （原始內容存檔於2017-06-16）.
- ^ Interstellar Boundary Explorer Mission. NASA. 2008-10-14 [2012-08-22]. （原始內容存檔於2019-10-04）.
- ^ 10.0 10.1 Dave McComas. IBEX: Interstellar Boundary Explorer:. NASA Southwest Research Institute. October 15, 2009 [September 5, 2010]. （原始內容存檔於2012-11-06）.
- ^ Southwest Research Institute. First IBEX Maps Reveal Fascinating Interactions Occurring At The Edge Of The Solar System. ScienceDaily. October 16, 2009 [November 27, 2009]. （原始內容存檔於2020-06-10）.
- ^ Richard A. Kerr. Tying Up the Solar System With a Ribbon of Charged Particles. Science 326 (5951). October 16, 2009: 350–351 [November 27, 2009]. （原始內容存檔於2020-09-29）.
- ^ Tony Phillips. Mysterious band of particles holds clues to Solar System's future. Science@NASA. January 25, 2010 [September 5, 2010]. （原始內容存檔於2012-09-14）.
- ^ 14.0 14.1 NASA news release. The Ever-Changing Edge of the Solar System. Astrobiology Magazine. October 2, 2010 [November 8, 2010]. （原始內容存檔於2013-11-04）.