Эрстед (космический аппарат)

Миссия Эрстеда была разработана консорциумом организаций, включая Институт Нильса Бора, Копенгагенский университет, Технический университет Дании, Датский метеорологический институт, Датский космический институт, Terma A/S и CRI.

Аппарат был назван в честь Ханса Кристиана Эрстеда, датского физика и профессора Копенгагенского университета.

Аппарат был выбран в качестве вспомогательной полезной нагрузки к запуску американского исследовательского спутника ARGOS. Вместе с ним также был запущен первый спутник ЮАР SUNSAT. После запуска спутник вышел на расчётную эллиптическую орбиту близкую к солнечно-синхронной. С перигеем 655 км, наклонением 96,5 и периодом 100 мин. Далее орбита спутника смещалась и уменьшалась[1].

В 2005 году из-за устаревания оборудования мощность спутника снизилась и он перестал передавать часть данных, однако, продолжал работать. В 2006 году вышел из стоя звёздный датчик Из-за этого стало невозможно проводить изучения относительных геомагнитных параметров информации и аппарат стал измерять только абсолютные величины напряжения магнитного поля[2].

В 2010 году Эрстед прошёл в пределах 500 метров от обломков Столкновение спутников Космос-2251 и Iridium 33, но не пострадал[3].

В 2014 году из-за сокращения бюджета активная эксплуатация спутника была завершена, но так как оборудование продолжало работать позже осуществлялось периодические сеансы связи[2].

Аппарат представляет собой небольшой прямоугольный Параллелепипед 34x45x72 см с 8-метровой выдвижной стрелой. Масса аппарата составляет 62 кг. Вдоль корпуса расположены солнечные батареи из арсенида галлия. Никель-кадмиевые аккумуляторы обеспечивают электропитание в режиме затмения.

Ориентация спутника осуществляется по трём осям с помощью звёздного и солнечного датчиков, трёх электромагнитных катушек и датчика градиента сила тяжести. Стрела аппарата направлена перпендикулярно магнитному полю Земли. Навигация дополнительно осуществлялась с помощью приёмников GPS[4].

Связь с Землёй осуществляется в S-диапазоне в пакетном режиме на частотах 2,114 ГГц и 2,296 ГГц при пролёте над измерительным пунктом через каждые 12 часов. Данные хранились в бортовой памяти объёмом 32 мбайт.

В качестве полезной нагрузки на выносной стреле размещены скалярный и векторный магнитометры, а внутри аппарата детектор элементарных частиц[5].

• Принцип работы скалярного магнитометра основан на принципе протонного магнитного резонанса Оверхаузера. Чтобы гарантировать точное определение частоты прецессии протонов внутренний кварцевый генератор регулярно проверяется по часам GPS. Диапазон измерений прибора 16000 — 64000 нТл[6].
• Векторный магнитометр представляет собой трёхосный феррозондовый магнитометр. Диапазон измерений прибора 65 536 нТл, а разрешение: <0,25 нТл. Для увеличения точности он работал в комплексе с высокоточным звёздным датчиком

• Датчик заряженных частиц представляет собой 6 разнонаправленных полупроводниковый детекторов, способных регистрировать электроны высоких энергий (50 кэВ — 1 МэВ), протоны (250 кэВ — 30 МэВ) и альфа-частицы (1-100 МэВ)
• Также для научных целей использовался приёмник GPS для определения содержанием электронов в ионосфере по отклонению сигналов со спутников навигации[7].

Основные темы исследований делятся на две области:

• изучение генерации магнитного поля в жидком ядре и магнитных и электрических свойств Земли;
• исследования магнитного поля Земли для изучения всех физических процессов, происходящих в плазменной среде Земли, такие как полярное сияние и геомагнитные бури[5].

Полученные данные показали, что магнитные полюса Земли движутся, и что скорость, с которой они движутся, увеличивалась в течение последних нескольких лет. Это ускорение указывает на то, что магнитное поле Земли может быть в процессе инверсии[8][9].

Также Была создана модель возникновения и динамики магнитного поля IGRF[10].

Были разработаны методы определения профилей температуры и влажности атмосферы по сигналам GPS, изучены радиационные пояса Ван Аллена[11].