La misión Historia temporal de eventos e interacciones a macroescala durante las subtormentas ( THEMIS ) comenzó en febrero de 2007 como una constelación de cinco satélites de la NASA (THEMIS-A a THEMIS-E) para estudiar las liberaciones de energía de la magnetosfera de la Tierra conocidas como subtormentas , fenómenos magnéticos que intensifican las auroras cercanas . Los polos de la Tierra . El nombre de la misión es un acrónimo alusivo al Titán Themis . [3]
Tres de los satélites orbitan la Tierra dentro de la magnetosfera, mientras que dos han sido puestos en órbita alrededor de la Luna . Esos dos pasaron a llamarse ARTEMIS por Aceleración, Reconexión, Turbulencia y Electrodinámica de la Interacción de la Luna con el Sol . THEMIS-B se convirtió en ARTEMIS-P1 y THEMIS-C se convirtió en ARTEMIS-P2. [4] ARTEMIS-P1 y -P2 juntos componen la misión THEMIS-ARTEMIS . [5]
Los satélites THEMIS fueron lanzados el 17 de febrero de 2007 desde el SLC-17B a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II . [3] [6] Cada satélite lleva cinco instrumentos idénticos, incluido un magnetómetro fluxgate (FGM), un analizador electrostático (ESA), un telescopio de estado sólido (SST), un magnetómetro de bobina de búsqueda (SCM) y un instrumento de campo eléctrico ( EFI). Cada sonda tiene una masa de 126 kg (278 lb), incluidos 49 kg (108 lb) de combustible de hidracina . [7]
Se puede acceder a los datos de THEMIS mediante el software SPEDAS . Canadá, Austria, Alemania y Francia también contribuyeron a la misión.
Swales Aerospace , ahora parte de Orbital ATK que ahora es parte de Northrop Grumman , Beltsville, Maryland , fabricó las cinco sondas para esta misión. Cada uno fue construido y probado en las instalaciones de Beltsville, antes de ser entregado a la Universidad de California, Berkeley, para la integración de instrumentos. Swales fue responsable de integrar BAU, IRU, paneles solares, antena, batería y otros componentes necesarios para la funcionalidad. Este fue el segundo gran satélite construido por Swales, siendo el primero la nave espacial Earth Observing-1 (EO-1), que continúa orbitando la Tierra. Swales también fue responsable de diseñar y construir el equipo eléctrico de apoyo en tierra (EGSE) utilizado para monitorear las sondas durante todas las fases de las actividades previas al lanzamiento, incluido el uso en el sitio de lanzamiento.
Después de la instalación de los instrumentos en SSL, Berkeley, se llevaron a cabo pruebas previas al lanzamiento que incluyeron pruebas de vacío térmico, vibración y acústicas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California .
Originalmente, el lanzamiento de THEMIS estaba programado para el 19 de octubre de 2006. Debido a retrasos causados por problemas de mano de obra con las segundas etapas de Delta II, un problema que también afectó a la misión anterior, STEREO , el lanzamiento de THEMIS se retrasó hasta el 15 de febrero de 2007. Debido a las condiciones climáticas que se produjeron El 13 de febrero de 2007, se retrasó el abastecimiento de combustible de la segunda etapa y el lanzamiento se retrasó 24 horas. El 16 de febrero de 2007, el lanzamiento fue suspendido en el minuto T-4 de la cuenta regresiva debido a que el globo meteorológico final informó una condición roja o de no avance para vientos en niveles superiores. Se inició un procedimiento de respuesta de 24 horas, apuntando a una nueva ventana de lanzamiento entre las 23:01 y las 23:17 UTC del 17 de febrero de 2007.
El 17 de febrero de 2007 se observaron condiciones meteorológicas favorables y la cuenta atrás transcurrió sin contratiempos. THEMIS se lanzó con éxito a las 23:01:00 UTC . La nave espacial se separó del vehículo de lanzamiento aproximadamente 73 minutos después del despegue. A las 03:07 UTC del 18 de febrero, los operadores de la misión en el Laboratorio de Ciencias Espaciales (SSL) de la Universidad de California, Berkeley , comandaron y recibieron señales de las cinco naves espaciales, confirmando el estado de separación nominal.
El servicio de lanzamiento fue proporcionado por United Launch Alliance a través del Programa de Servicios de Lanzamiento (LSP) de la NASA .
La misión Fast Auroral SnapshoT Explorer (FAST) apoyó a THEMIS en 2008 y 2009 antes de ser retirada. [8] FAST fue una misión del programa Small Explorer (SMEX) lanzada en 1996. [8]
Desde el 15 de febrero de 2007 hasta el 15 de septiembre de 2007, los cinco satélites THEMIS se desplazaron en una configuración orbital de collar de perlas. Desde el 15 de septiembre hasta el 4 de diciembre de 2007, los satélites se trasladaron a órbitas más distantes en preparación para la recopilación de datos en la cola magnética. Esta fase de la misión se llamó "fase del amanecer" porque las órbitas de los satélites estaban en apogeo en el lado del amanecer de la magnetosfera. El 4 de diciembre de 2007 comenzó la primera fase científica de la misión. En este segmento de la misión, los científicos recopilarán datos de la cola magnética de la magnetosfera de la Tierra. Durante esta fase, las órbitas de los satélites están en apogeo dentro de la cola magnética. Los científicos esperan observar subtormentas y eventos de reconexión magnética. Durante estos eventos, las partículas cargadas almacenadas en la magnetosfera de la Tierra se descargan para formar la aurora boreal . La ciencia de la cola se realiza en el invierno del hemisferio norte porque los magnetómetros terrestres con los que los científicos de Themis correlacionan los datos de los satélites tienen períodos de noche relativamente más largos. Durante la noche, las observaciones no se ven interrumpidas por partículas cargadas del Sol. [9]
En 2007, THEMIS "encontró evidencia de cuerdas magnéticas que conectan la atmósfera superior de la Tierra directamente con el Sol", reconfirmando la teoría de la interacción eléctrica solar-terrestre (a través de " corrientes de Birkeland " o "corrientes alineadas con el campo") propuesta por Kristian Birkeland alrededor de 1908. [10] [11] La NASA también comparó la interacción con una "batería de 30 kilovoltios en el espacio", y señaló que "la cuerda de flujo bombea una corriente de 650.000 amperios hacia el Ártico". [12]
El 26 de febrero de 2008, las sondas THEMIS pudieron determinar por primera vez el factor desencadenante de la aparición de subtormentas magnetosféricas. [13] Dos de las cinco sondas, ubicadas aproximadamente a un tercio de la distancia a la Luna, midieron eventos que sugieren un evento de reconexión magnética 96 segundos antes de la intensificación auroral. [14] Vassilis Angelopoulos de la Universidad de California, Los Ángeles , quien es el investigador principal de la misión THEMIS, afirmó: "Nuestros datos muestran claramente y por primera vez que la reconexión magnética es el desencadenante". [15]
El 19 de mayo de 2008, el Laboratorio de Ciencias Espaciales (SSL) de la Universidad de California en Berkeley anunció que la NASA había extendido la misión THEMIS hasta el año 2012. La NASA aprobó oficialmente el movimiento de THEMIS-B y THEMIS-C a la órbita lunar bajo el nombre de misión. " ARTEMIS " (Aceleración, Reconexión, Turbulencia y Electrodinámica de la Interacción de la Luna con el Sol), que fue revisada a "THEMIS-ARTEMIS" en 2019. [5] En febrero de 2017, THEMIS celebró diez años de operaciones científicas. En agosto de 2017, las tres sondas internas THEMIS continúan recopilando datos valiosos sobre la interacción del Sol con la magnetosfera de la Tierra.
A principios de 2010, ARTEMIS-P1 (THEMIS-B) realizó dos sobrevuelos lunares y uno sobre la Tierra, y se acercó a la inserción en una órbita de Lissajous alrededor de un punto lunar de Lagrange . La inserción en la órbita lunar estaba prevista para abril de 2011. ARTEMIS-P2 (THEMIS-C) completó un sobrevuelo lunar y estaba en el tramo de entrada de la primera de tres excursiones al espacio profundo en su camino hacia una órbita de Lissajous y estaba prevista para la órbita lunar en abril. 2011. [16]
El 22 de junio de 2011, ARTEMIS-P1 comenzó a encender sus propulsores para salir de su órbita de libración en forma de riñón en un lado de la Luna, donde había estado desde enero de 2011. [17] El 2 de julio de 2011 a las 16:30 UTC, ARTEMIS-P1 entró en órbita lunar. La segunda nave espacial, ARTEMIS-P2, entró en órbita lunar el 17 de julio de 2011. [18] En el camino, las dos naves espaciales fueron las primeras en alcanzar una órbita alrededor de los puntos de Lagrange de la Luna. [17] [19]
En octubre de 2019, ambas sondas lunares se encuentran en órbitas estables y se espera que sigan operativas durante un largo tiempo. [5]
Mientras los satélites monitorean la magnetosfera desde órbita, veinte estaciones terrestres en América del Norte monitorean simultáneamente las auroras . La misión de la estación terrestre y las operaciones científicas están siendo gestionadas por el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California .
Los instrumentos THEMIS se han utilizado para rastrear ondas de coro en modo silbato que pueden persistir en períodos de baja actividad geomagnética. [21] [22]
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