Орбита Проба-3. Фото: Европейское космическое агентство.
«Проба-3» — настолько амбициозная миссия, что для ее успеха потребуется более одного космического корабля. Чтобы космический корабль «Коронограф» Пробы-3 мог наблюдать слабую окружающую атмосферу Солнца, его космический корабль «Оккультер», несущий диск, должен блокировать огненный солнечный диск. Это означает, что Оккультизм Пробы-3 оказывается постоянно обращенным к Солнцу, что само по себе делает его ценной платформой для науки.
Таким образом, на обращенной к Солнцу стороне Оккультера находится специальный инструмент, который будет поддерживать непрерывное измерение общей выработки солнечной энергии, известной как общее солнечное излучение, которая является важной переменной для исследований климата.
Давосский абсолютный радиометр размером с коробку из-под обуви, DARA, был предоставлен миссии Физической метеорологической обсерваторией Давоса (PMOD) в Швейцарии.
«Раньше исследователи говорили о «солнечной постоянной», но на самом деле она всегда немного меняется», — объясняет Вольфганг Финстерле, главный исследователь DARA в PMOD. «И очень важно отслеживать общее солнечное излучение, потому что оно является основным источником энергии, поступающей на поверхность Земли.
«Она составляет около 99,978% энергии, доступной на Земле, включая сохраненную солнечную энергию, хранящуюся в угле и нефти. Она управляет всеми динамическими процессами климата Земли, поэтому даже самые незначительные изменения чрезвычайно значительны».
Горный PMOD изучает общее солнечное излучение уже более века, сначала с помощью наземных инструментов, а затем, с 1970-х годов, с помощью космических радиометров для сбора непрерывного набора данных. Всемирная метеорологическая организация поручила PMOD стать Всемирным радиационным центром для калибровки измерений радиации в рамках глобальных программ мониторинга ООН.
Космический корабль «Проба-3 Оккультист и Коронограф». Кредит: Redwire Space
Вольфганг добавляет: «Общее солнечное излучение меняется в зависимости от 11-летнего цикла солнечной активности, и один из наиболее очевидных способов поиска долгосрочного дрейфа энергии — это сравнение общего солнечного излучения между последовательными солнечными минимумами.
«Для этого требуются длинные временные ряды данных, в идеале поступающие от нескольких приборов, поскольку чувствительность отдельных радиометров будет ухудшаться из-за жесткого ультрафиолета в солнечных лучах, которым они постоянно подвергаются. При этом любая деградация происходит очень постепенно: радиометр на борту Например, солнечная обсерватория SOHO ЕКА-НАСА, запущенная в 1995 году, до сих пор работает удовлетворительно».
Основной принцип работы DARA прост. Радиометр имеет резонатор диаметром 5 мм, изготовленный из окрашенного в черный цвет серебра, обладающий низкотемпературной излучательной способностью. В течение 15 секунд солнечный свет нагревает внутреннюю часть полости, затем на входе автоматически закрывается заслонка.
В течение следующих 15 секунд электрическое тепло поддерживает предыдущую температуру полости, а энергия, необходимая для поддержания этой температуры, экстраполируется в единицу общего солнечного излучения, которая составляет ватты на квадратный метр.
Этот процесс продолжается в течение всего срока службы прибора — конструкция приводного затвора, используемая в DARA, была протестирована на миллионы открытий и закрытий в вакуумной камере PMOD.
«DARA — это улучшение предыдущих конструкций радиометров с оптимизированной конструкцией полости для минимизации нежелательного рассеянного света и многоканальной измерительной системой для самокалибровки», — добавляет Вольфганг. «Это поколение приборов также оснащено полностью цифровым контуром управления, что дает возможность экспериментировать с наблюдениями на более высоких частотах.
Две версии этой конструкции радиометра уже летали, отмечает Вернер Шмутц из PMOD, который курировал ее разработку: «Компактная версия под названием CLARA летала на спутнике Noway NorSat-1 CubeSat в 2017 году и остается в рабочем состоянии по сей день, в то время как на борту находится предыдущий DARA. китайский метеорологический спутник FY-3E, запущенный в 2021 году. Поэтому мы очень уверены в конструкции, которая сможет работать в любое время, когда Proba-3 Occulter указал на солнце с точностью до полградуса».
Основным отличием DARA «Пробы-3» от предыдущих радиометров будет его очень вытянутая орбита, которая позволит ему подняться на высоту 60 000 км над поверхностью Земли. DARA может автоматически приспосабливаться к небольшим изменениям размера солнечного диска в зависимости от того, насколько далеко он находится, что также связано с годовой эллиптической орбитой Земли вокруг Солнца. Все, что нужно знать радиометру, — это его положение в пространстве, а сбор данных компенсирует это смещение.
Информация от: Европейским космическим агентством
