Interstellar Boundary Explorer ( IBEX o Explorer 91 o SMEX-10 ) es un satélite de la NASA en órbita terrestre que utiliza átomos neutros energéticos (ENA) para obtener imágenes de la región de interacción entre el Sistema Solar y el espacio interestelar . La misión es parte del programa Small Explorer de la NASA y fue lanzada con un vehículo de lanzamiento Pegasus-XL el 19 de octubre de 2008. [3]
La misión está dirigida por el Dr. David J. McComas (investigador principal del IBEX), anteriormente en el Southwest Research Institute (SwRI) y ahora en la Universidad de Princeton . El Laboratorio Nacional de Los Álamos y el Centro de Tecnología Avanzada Lockheed Martin construyeron los sensores IBEX-Hi e IBEX-Lo respectivamente. La Orbital Sciences Corporation fabricó el autobús del satélite y fue el lugar para las pruebas medioambientales de la nave espacial. La duración nominal de la misión fue de dos años después de su puesta en servicio, y la misión principal finalizó a principios de 2011. La nave espacial y los sensores aún están en buen estado y la misión continúa en su misión extendida. [4]
IBEX se encuentra en una órbita estabilizada por giro orientada al Sol alrededor de la Tierra. [5] En junio de 2011, el IBEX fue trasladado a una órbita nueva, más eficiente y mucho más estable. [6] No se acerca tanto a la Luna en la nueva órbita y gasta menos combustible para mantener su posición. [6]
La nave espacial está equipada con dos generadores de imágenes de gran apertura que detectan ENA con energías de 10 eV a 2 keV (IBEX-Lo) y de 300 eV a 6 keV (IBEX-Hi). La misión se planeó originalmente para un período de operaciones de 24 meses. Desde entonces, la misión se ha ampliado y la nave espacial todavía está en funcionamiento en marzo de 2023.
La nave espacial está construida sobre una base octogonal, de aproximadamente 58 cm (23 pulgadas) de alto y 95 cm (37 pulgadas) de ancho. La masa seca es de 80 kg (180 lb), de los cuales la carga útil del instrumento comprende 26 kg (57 lb). La masa con el combustible total es de 107 kg (236 lb) y la masa de lanzamiento total del sistema de vuelo, incluido el motor del cohete sólido ATK Star 27 , es de 462 kg (1019 lb). La propia nave espacial tiene un sistema de control de actitud de hidracina . La energía es producida por un panel solar con una capacidad de 116 vatios , el uso de energía nominal es de 66 W (16 W para la carga útil). Las comunicaciones se realizan a través de dos antenas hemisféricas con una velocidad de datos de enlace descendente nominal de 320 kbps y una velocidad de enlace ascendente de 2 kbps. [7]
El objetivo científico de la misión Interstellar Boundary Explorer (IBEX) es descubrir la naturaleza de las interacciones entre el viento solar y el medio interestelar en el borde del Sistema Solar. [8] IBEX ha logrado este objetivo generando mapas celestes completos de la intensidad (integrados sobre la línea de visión) de ENA en un rango de energías cada seis meses. La mayoría de estos ENA se generan en la heliovaina , que es la región de interacción.
El satélite IBEX se acopló a su vehículo de lanzamiento Pegasus XL en la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg , California , y luego el vehículo combinado se suspendió debajo del avión nodriza Lockheed L-1011 Stargazer y se llevó en avión al atolón Kwajalein en el Océano Pacífico central . [9] Stargazer llegó al atolón de Kwajalein el 12 de octubre de 2008. [8]
El satélite IBEX fue llevado al espacio el 19 de octubre de 2008 por el vehículo de lanzamiento Pegasus XL. El vehículo lanzador fue lanzado desde Stargazer , que despegó del atolón Kwajalein, a las 17:47:23 UTC . [3] Al lanzarse desde este sitio cerca del ecuador , el vehículo de lanzamiento Pegasus levantó hasta 16 kg (35 lb) más de masa para orbitar que lo que habría tenido con un lanzamiento desde el Centro Espacial Kennedy en Florida . [10]
El satélite IBEX se lanzó inicialmente a una órbita de transferencia altamente elíptica con un perigeo bajo y utilizó un motor de cohete de combustible sólido como etapa de impulso final en el apogeo para elevar considerablemente su perigeo y alcanzar la órbita elíptica de gran altitud deseada.
IBEX se encuentra en una órbita terrestre elíptica muy excéntrica, que va desde un perigeo de unos 86.000 km (53.000 millas) hasta un apogeo de unos 260.000 km (160.000 millas). Su órbita original era de aproximadamente 7.000 × 320.000 km (4.300 × 198.800 mi) [5] , es decir, aproximadamente el 80% de la distancia a la Luna , que ha cambiado principalmente debido a un ajuste intencional para prolongar la vida útil de la nave espacial.
Esta órbita muy alta permite al satélite IBEX salir de la magnetosfera terrestre cuando realiza observaciones científicas. Esta altitud extrema es crítica debido a la cantidad de interferencia de partículas cargadas que ocurriría al tomar medidas dentro de la magnetosfera. Cuando se encuentra dentro de la magnetosfera de la Tierra (70.000 km (43.000 mi)), el satélite también realiza otras funciones, incluidos enlaces descendentes de telemetría . [11]
En junio de 2011, IBEX cambió a una nueva órbita que elevó su perigeo a más de 30.000 km (19.000 millas). La nueva órbita tiene un período de un tercio de mes lunar, lo que, con el correcto escalonamiento, evita acercar demasiado la nave a la Luna, cuya gravedad puede afectar negativamente a la órbita de IBEX. La nave espacial ahora utiliza menos combustible para mantener una órbita estable, aumentando su vida útil a más de 40 años. [6]
Se están obteniendo imágenes del límite heliosférico del Sistema Solar midiendo la ubicación y la magnitud de las colisiones de intercambio de carga que ocurren en todas las direcciones. La carga útil del satélite consta de dos generadores de imágenes de átomos neutros energéticos (ENA), IBEX-Hi e IBEX-Lo. Cada uno consta de un colimador que limita sus campos de visión (FoV), una superficie de conversión para convertir hidrógeno y oxígeno neutros en iones , un analizador electrostático (ESA) para suprimir la luz ultravioleta y seleccionar iones de un rango de energía específico, y un detector para contar partículas e identificar el tipo de cada ion. Ambos sensores son una cámara de un solo píxel con un campo de visión de aproximadamente 7° x 7°. El instrumento IBEX-Hi registra recuentos de partículas en una banda de energía más alta (300 eV a 6 keV) que la banda de energía IBEX-Lo (10 eV a 2 keV). La carga útil científica también incluye una Unidad Electrónica Combinada (CEU) que controla los voltajes en el colimador y la ESA, y lee y registra datos de los detectores de partículas de cada sensor. [12]
En comparación con otros observatorios espaciales, el IBEX tiene una baja tasa de transferencia de datos debido a los requisitos limitados de la misión. [13]
... Las velocidades de transferencia de datos del IBEX son lentas en comparación con otros telescopios debido a la naturaleza de los datos que recopila. IBEX no necesita una conexión de "alta velocidad", ya que sólo tiene la oportunidad de recoger hasta unas pocas partículas por minuto. La comunicación desde el satélite a la Tierra es 20 veces más lenta que la de un módem de cable doméstico típico (320.000 bits por segundo) [es la velocidad de transferencia del satélite], [14] y desde la Tierra al satélite sólo 2.000 bits por segundo, lo que equivale a 250 ¡veces más lento! Una vez que los receptores en la Tierra recogen la señal, se transmite a través de Internet al centro de control de la misión en Dulles, Virginia , y al Centro de Operaciones Científicas IBEX en San Antonio , Texas ".
— IBEX Q y A de la NASA [13]
IBEX está recopilando emisiones de átomos energéticos neutros (ENA) que viajan a través del Sistema Solar hasta la Tierra y que no pueden medirse con telescopios convencionales. Estos ENA se crean en los límites de nuestro Sistema Solar mediante las interacciones entre las partículas del viento solar y las partículas del medio interestelar. [15]
En promedio, el IBEX-Hi detecta alrededor de 500 partículas por día, y el IBEX-Lo, menos de 100. [16] En 2012, se publicaron más de 100 artículos científicos relacionados con el IBEX, descritos por el investigador principal como "una cosecha científica increíble". . [dieciséis]
A medida que se validan los datos del IBEX, los datos del IBEX se ponen a disposición en una serie de publicaciones de datos en el sitio web de datos públicos de SwRI IBEX. Además, los datos se envían periódicamente al Centro de datos de física espacial de la NASA (SPDF), que es el sitio de archivo oficial de los datos del IBEX. Los datos SPDF se pueden buscar en el Portal de datos de heliofísica.
Los datos iniciales revelaron una "cinta muy estrecha que es dos o tres veces más brillante que cualquier otra cosa en el cielo" previamente imprevista. [17] Las interpretaciones iniciales sugieren que "el entorno interestelar tiene mucha más influencia en la estructuración de la heliosfera de lo que nadie creía anteriormente". [15] Se desconoce qué está creando la cinta de átomos neutros energéticos (ENA). [18] El Sol actualmente viaja a través de la Nube Interestelar Local , y el tamaño y la forma de la heliosfera son factores clave para determinar su poder de protección contra los rayos cósmicos . Si IBEX detecta cambios en la forma de la cinta, eso podría mostrar cómo la heliosfera está interactuando con la pelusa local . [19] También ha observado ENA de la magnetosfera de la Tierra . [4]
En octubre de 2010 se detectaron cambios significativos en la cinta después de seis meses, basándose en el segundo conjunto de observaciones del IBEX. [20]
Continuó detectando átomos neutros de fuera del Sistema Solar, cuya composición difería de la del Sol. [21] Sorprendentemente, IBEX descubrió que la heliosfera no tiene arco de choque y midió su velocidad relativa al medio interestelar local (LISM) en 23,2 km/s (14,4 mi/s), mejorando la medición anterior de 26,3 km/s. s (16,3 mi/s) por Ulises . [22] Esas velocidades equivalen a un 25% menos de presión sobre la heliosfera del Sol de lo que se pensaba anteriormente. [21] [22]
En julio de 2013, los resultados del IBEX revelaron una cola de cuatro lóbulos en la heliosfera del Sistema Solar. [23]
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