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Explorador de óxido nítrico para estudiantes

Student Nitric Oxide Explorer ( SNOE ("snowy"), también conocido como Explorer 72 , STEDI-1 y UNEX-1 ) fue un pequeño satélite científico de la NASA que estudió la concentración de óxido nítrico en la termosfera . Fue lanzado en 1998 como parte del programa Explorer de la NASA . El satélite fue la primera de tres misiones desarrolladas dentro del programa Student Explorer Demonstration Initiative (STEDI) financiado por la NASA y administrado por la Universities Space Research Association (USRA). STEDI fue un programa piloto para demostrar que la ciencia espacial de alta calidad se puede llevar a cabo con satélites pequeños, de bajo costo (<US$4,4 millones) de vuelo libre en una escala de tiempo de dos años desde el visto bueno hasta el lanzamiento. [5] El satélite fue desarrollado por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado en Boulder y había cumplido sus objetivos cuando su misión terminó con el reingreso en diciembre de 2003.

Descripción general

SNOE fue la 72.ª misión del programa Explorer de la NASA dedicada a la investigación científica del entorno espacial de la Tierra . SNOE fue el primero de tres proyectos desarrollados dentro del programa de satélites universitarios (STEDI) cuyo objetivo es llegar a estudiantes en el desarrollo de satélites con medios limitados en el contexto de la estrategia de "más rápido, mejor, más barato" impulsada por el entonces administrador de la NASA Daniel Goldin . El programa fue financiado por la NASA y gestionado por la Asociación de Investigación Espacial de Universidades . La misión, desarrollada por la Universidad de Colorado Boulder en 1994, fue seleccionada entre 66 propuestas para ser uno de los seis satélites preseleccionados del programa. En febrero de 1995, el satélite fue seleccionado junto con TERRIERS de la Universidad de Boston y CATSAT de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. SNOE fue construido y operado íntegramente por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la universidad.

Misión

El objetivo de la misión era el estudio detallado de las variaciones en la concentración de monóxido de nitrógeno en la termosfera. El óxido nítrico, aunque es un componente menor de esta región del espacio, tiene un impacto significativo en la composición de los iones en la ionosfera y en el calor de la termosfera. Los objetivos detallados son: [5]

Astronave

El SNOE era una estructura hexagonal compacta, de aproximadamente 0,9 m (2 pies 11 pulgadas) de alto y 1 m (3 pies 3 pulgadas) de ancho en su dimensión más ancha, con un peso máximo de 120 kg (260 libras). [5] [6] Estaba estabilizado por giro a cinco revoluciones por minuto , y su eje de rotación era perpendicular al plano orbital. El exterior del satélite estaba cubierto de células solares que proporcionan 37 vatios . [7]

Lanzamiento

Fue lanzado el 26 de febrero de 1998 a las 07:07 UTC por un Stargazer de Orbital Sciences Corporation y un vehículo de lanzamiento Pegasus-XL , en una órbita circular sincrónica al Sol , junto con el satélite Teledesic T1 , a 535-580 km (332-360 mi) de altitud y 97,70° de inclinación . [4] Se movía a 5 rpm con el eje de giro normal al plano de la órbita y llevaba tres instrumentos: un espectrómetro ultravioleta para medir los perfiles de altitud de óxido nítrico, un fotómetro auroral de dos canales para medir las emisiones aurorales debajo de la nave espacial y un fotómetro solar de rayos X suaves de cinco canales. SNOE también llevaba un receptor GPS para la determinación precisa de la órbita y la actitud. La nave espacial SNOE y su complemento de instrumentos fueron diseñados, construidos y operados íntegramente en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado en Boulder. La nave espacial funcionó normalmente hasta diciembre de 2003. [5]

Instrumentos

El SNOE estaba equipado con tres instrumentos científicos: [8]

Fotómetro auroral (AP)

El fotómetro auroral (AP) es un instrumento de banda ancha de dos canales que se utiliza para determinar la energía depositada en la atmósfera superior por los electrones aurorales energéticos . Es similar a los fotómetros de resplandor atmosférico desarrollados por LASP y volados en OGO-5 y OGO-6 a fines de la década de 1960. Cada canal consta de detectores de fototubo Hamamatsu, un filtro UV y un limitador de campo de visión (circular, cono completo de 11°). La combinación de un fotocátodo de yoduro de cesio (CsI) y un filtro de fluoruro de calcio (CaF 2 ) produce un paso de banda de 125 a 180 nm para el canal A, lo que permite una medición combinada de las bandas LBH, el doblete OI a 135,6 nm y el triplete OI a 130,4 nm. Para el canal B se utiliza un filtro de fluoruro de bario (BaF 2 ) que produce un paso de banda de 135 a 180 nm y proporciona una medición de las bandas LBH y el doblete OI a 135,6 nm con la exclusión del triplete OI a 130,4 nm. La sensibilidad del canal A a 130,4 nm es de 23 cuentas/segundo/rayleigh y la sensibilidad del canal B a 135,6 nm es de 26 cuentas/segundo/rayleigh. El AP está montado con su eje óptico perpendicular al eje de giro de la nave espacial. El AP produce datos continuos con un tiempo de integración de 183 ms, pero solo se almacenará la parte que mira hacia abajo de cada giro. [9]

Fotómetro solar de rayos X (SXP)

El fotómetro de rayos X solar (SXP) mide la irradiancia solar en longitudes de onda de 2 a 35 nm. Cada uno de los cinco canales del fotómetro contiene un fotodiodo de silicio ; la selección de la longitud de onda se logra mediante películas metálicas delgadas depositadas sobre la superficie del diodo. Los recubrimientos se seleccionan de modo que se puedan utilizar bandas de paso superpuestas para aislar partes clave del espectro a baja resolución: Estaño (Sn): 2-8 nm; Titanio (Ti): 2-16 nm; Circonio /Titanio (Zr/Ti): 5-20 nm; Aluminio / Carbono (Al/C): 15-35 nm. El campo de visión es de cono completo de 70°. El SXP toma 12 mediciones por giro, centradas en el cenit, con un tiempo de integración de 63 segundos. De este modo, obtiene una medición solar integrada una vez por órbita, cuando el Sol está cerca del cenit . [10]

Espectrómetro ultravioleta (UVS)

El objetivo del espectrómetro ultravioleta (UVS) es medir la densidad del óxido nítrico en la atmósfera superior terrestre (termosfera) observando las bandas gamma (1,0) y (0,1). El diseño del UVS es similar a los instrumentos que vuelan en el Solar Mesosphere Explorer (SME), Pioneer Venus Orbiter y varios vehículos de lanzamiento. Consiste en un espectrómetro Ebert-Fastie, un telescopio fuera de eje y dos detectores de fototubo Hamamatsu. La combinación del espectrómetro y los detectores produce un espaciado de 22 nm entre los dos canales y las rendijas de salida están dimensionadas para dar a cada detector un paso de banda de 3,7 nm. La rejilla del espectrómetro está configurada para colocar la banda gamma (1,0) (215 nm) en un detector y la banda gamma (0,1) (237 nm) en el otro detector. Ambos canales tienen una sensibilidad de 450 cuentas/segundo/ kilorayleigh . El UVS está montado con su eje óptico perpendicular al eje de giro de la nave espacial. Su telescopio capta la imagen de la rendija de entrada del espectrómetro en el limbo con el eje largo de la rendija paralelo al horizonte. La imagen de la rendija en el limbo tiene una altura de 3,5 km (2,2 mi), lo que determina la resolución de altitud fundamental del instrumento. El tiempo de integración es de 27 ms. [11]

Resultados científicos seleccionados

El espectrómetro ultravioleta de escaneo de extremidades de SNOE observó nubes mesósféricas polares y descubrió que las PMC ocurren con mayor frecuencia en las latitudes del norte que en las del sur, pero que por lo demás se ajustan bien al modelo estándar de formación de nubes . [12] SNOE también ayudó a mapear el efecto de los rayos X globales en la atmósfera. [2]

El SNOE detectó flujos mejorados de rayos X solares suaves. La irradiancia de rayos X solares suaves se midió con el Fotómetro de rayos X solares (SXP) de la nave espacial entre 2 y 20 nm, y cubrió niveles de irradiancia fuera de las condiciones solares mínimas y máximas. En el intervalo de 2 a 7 nm, los niveles de irradiancia oscilaron entre0,3 a 2,5  mW / m2 , mientras que en el intervalo de 6 a 19 nm se observó que el rango era0,5 a 3,5 mW/m 2 . Estos valores fueron cuatro veces superiores a los previstos por el modelo empírico de Hinteregger, et al. (1981). [2]

Entrada atmosférica

SNOE reingresó a la atmósfera el 13 de diciembre de 2003 a las 09:34 UTC (± 6 minutos), descendiendo sobre 2,9° Sur, 273,8° Este, en la órbita 32248, después de 5 años y 290 días. [5]

Véase también

Referencias

  1. ^ Solomon, Stanley C.; Bailey, Scott M.; Barth, Charles A.; Davis, Randal L.; Donnelly, John A.; et al. (1998). La nave espacial SNOE: integración, prueba, lanzamiento, operación y rendimiento en órbita (PDF) . 12.ª Conferencia AIAA/USU sobre satélites pequeños 1998 Logan, Utah.
  2. ^ abc Bailey, Scott M.; Woods, TN; Barth, CA; et al. (diciembre de 2000). "Medidas de la irradiancia solar de rayos X suaves por el Student Nitric Oxide Explorer: primer análisis y calibraciones en vuelo". Journal of Geophysical Research . 105 (A12): 27179–27194. Bibcode :2000JGR...10527179B. doi :10.1029/2000JA000188. S2CID  121207264.
  3. ^ "SNOE". Enciclopedia Astronautica . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2016. Consultado el 26 de marzo de 2017 .
  4. ^ ab «Trayectoria: SNOE (Explorer 72) 1998-012A». NASA. 28 de octubre de 2021. Consultado el 29 de noviembre de 2021 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  5. ^ abcde "Pantalla: SNOE (Explorer 72) 1998-012A". NASA. 28 de octubre de 2021 . Consultado el 29 de noviembre de 2021 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  6. ^ "Estructura de la nave espacial". Universidad de Colorado en Boulder. Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial . Consultado el 26 de marzo de 2017 .
  7. ^ Solomon, Stanley C.; Barth, Charles A.; Axelrad, Penina ; Bailey, Scott M.; Brown, Ronald; et al. (octubre de 1996). "Student Nitric Oxide Explorer" (PDF) . En Casani, E. Kane; Vander Does, Mark A. (eds.). Space Sciencecraft Control and Tracking in the New Millennium . Vol. 2810. págs. 121–132. Código Bibliográfico :1996SPIE.2810..121S. doi :10.1117/12.255131. S2CID  17583117. Archivado desde el original (PDF) el 11 de junio de 2010. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  8. ^ "Instrumentos". Universidad de Colorado en Boulder. Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial . Consultado el 26 de marzo de 2017 .
  9. ^ "Experimento: Fotómetro auroral (AP)". NASA. 28 de octubre de 2021. Consultado el 29 de noviembre de 2021 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  10. ^ "Experimento: Fotómetro de rayos X solar (SXP)". NASA. 28 de octubre de 2021. Consultado el 29 de noviembre de 2021 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  11. ^ "Experimento: Espectrómetro ultravioleta (UVS)". NASA. 28 de octubre de 2021. Consultado el 29 de noviembre de 2021 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  12. ^ Bailey, Scott M.; Merkel, Aimee W.; Thomas, Gary E.; et al. (julio de 2005). "Observaciones de nubes mesosféricas polares con el Student Nitric Oxide Explorer". Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 110 (D13). Bibcode :2005JGRD..11013203B. doi : 10.1029/2004JD005422 . D13203.

Enlaces externos