La misión Historial temporal de eventos e interacciones a macroescala durante 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 cerca de los polos de la Tierra . El nombre de la misión es un acrónimo que alude al titán Themis . [3]
Tres de los satélites orbitan la Tierra dentro de la magnetosfera, mientras que dos han sido trasladados a la órbita de la Luna . Estos dos satélites fueron rebautizados como ARTEMIS ( Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun) . THEMIS-B se convirtió en ARTEMIS-P1 y THEMIS-C 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, incluyendo un magnetómetro de compuerta de flujo (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), incluyendo 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 una fue construida y probada en las instalaciones de Beltsville, antes de ser enviada a la Universidad de California, Berkeley para la integración de los instrumentos. Swales fue responsable de integrar la BAU, la IRU, los paneles solares, la antena, la batería y otros componentes necesarios para la funcionalidad. Este fue el segundo satélite importante construido por Swales, el primero fue la nave espacial Earth Observing-1 (EO-1), que continúa orbitando la Tierra. Swales también fue responsable del diseño y la construcción del Equipo Eléctrico de Soporte Terrestre (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 .
El lanzamiento de THEMIS estaba previsto originalmente para el 19 de octubre de 2006. Debido a los retrasos causados por problemas de fabricación 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 meteorológicas del 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 se suspendió en el punto T-4 del minuto de la cuenta atrás debido a que el último globo meteorológico informó de una condición roja o de prohibición de vuelo debido a los vientos en niveles superiores. Se inició un procedimiento de respuesta de 24 horas, con el objetivo de 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 se desarrolló sin problemas. 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 en 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]
Del 15 de febrero al 15 de septiembre de 2007, los cinco satélites THEMIS estuvieron en una configuración orbital de collar de perlas. Del 15 de septiembre al 4 de diciembre de 2007, los satélites fueron trasladados a órbitas más distantes para preparar la recopilación de datos en la cola magnética. Esta fase de la misión se denominó "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 cola 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 las colas se lleva a cabo en el invierno del hemisferio norte porque los magnetómetros terrestres con los que los científicos de Themis correlacionan los datos satelitales tienen períodos de noche relativamente más largos. Durante la noche, las observaciones no se ven interrumpidas por partículas cargadas provenientes 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 al Ártico". [12]
El 26 de febrero de 2008, las sondas THEMIS pudieron determinar, por primera vez, el evento desencadenante del inicio de las subtormentas magnetosféricas. [13] Dos de las cinco sondas, ubicadas aproximadamente a un tercio de la distancia a la Luna, midieron eventos que sugerían un evento de reconexión magnética 96 segundos antes de la intensificación de la aurora. [14] Vassilis Angelopoulos de la Universidad de California en 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 revisado a "THEMIS-ARTEMIS" en 2019. [5] En febrero de 2017, THEMIS celebró diez años de operaciones científicas. A partir de 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 aproximó a la inserción en una órbita de Lissajous alrededor de un punto de Lagrange lunar . 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 previsto que entrara en órbita lunar en abril de 2011. [16]
El 22 de junio de 2011, ARTEMIS-P1 comenzó a activar 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 la órbita alrededor de los puntos de Lagrange de la Luna. [17] [19]
A partir de octubre de 2019, ambas sondas lunares se encuentran en órbitas estables y se espera que permanezcan operativas durante mucho tiempo. [5]
Mientras los satélites monitorean la magnetosfera desde la órbita, veinte estaciones terrestres en América del Norte monitorean simultáneamente las auroras . La misión de la estación terrestre y las operaciones científicas están a cargo del Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California .
Los instrumentos THEMIS se han utilizado para rastrear ondas de coro en modo silbador durante períodos de baja actividad geomagnética. [21] [22]
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