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普羅巴3號

普羅巴3號（Proba-3）是歐洲空間局驗證新衛星技術和概念的普羅巴系列衛星中的第三次任務，主要為探測日冕而專門進行的高精度編隊飛行技術演示。

普羅巴3號
任務類型太陽天文台
技術演示衛星
運營方歐空局
網站link
任務時長2年(名義)
航天器屬性
製造方衛星：塞納公司/奎奈蒂克公司/歐洲宇航防務集團西班牙分公司/GMV/比利時航天有限公司
日冕儀: 列日太空研究中心
發射質量日冕儀衛星和遮光體衛星：550千克（1210磅）
尺寸日冕儀衛星：1.1x1.8x1.7米（3.6x5.9x5.6英尺）
遮光體衛星：0.9x1.4米（3.0x4.6英尺）
任務開始
發射日期2024年9月(計劃)
運載火箭增強型極地衛星運載火箭 (基準)[1]
發射場印度
承包方印度新空間有限公司
軌道參數
參照系地心軌道
軌域大橢圓軌道
半長軸36943千米（22955英里）
離心率0.8111
近地點600千米（370英里）
遠地點60530千米（37610英里）
傾角59度
週期19.7小時
升交點黃經153度
近地點幅角188度
曆元計劃

歷史

該任務概念可追溯到2005年在歐空局並行設計實驗室（CDF)進行的一項研究，經過多輪A階段研究和B階段開始時的一次製造企業調整[2]，任務實施階段（C/D/E1階段）最終於2014年7月正式啟動[3]。

該系統的設計評審（CDR）已於2018年結束[4]。

任務概念

普羅巴3號由兩顆獨立的三軸穩定衛星組成：日冕儀衛星（CSC）和遮光體衛星（OSC）。這兩顆衛星將在遠地點位於60500公里高度的高橢圓繞地軌道上彼此靠近飛行[3][5][6]。

沿着遠地點弧線，當重力梯度明顯減小時，兩顆衛星將自主編隊，使日冕儀衛星的位置固定在遮光體衛星的陰影中。日冕儀衛星上載有一台日冕儀，將能觀測太陽日冕，而不會被光球發出的強光致盲。考慮到遮光體衛星上遮光盤的直徑和預期的日冕觀測區域，日冕儀衛星必須距離遮光體衛星約150米，兩者在縱向和橫向位置上保持毫米級精度。任務探測目標是在可見光波段內觀察1.1倍太陽半徑範圍內的日冕。

除日冕觀測的編隊飛行外，兩顆衛星還將在軌道遠地點階段嘗試一些機動編隊飛行演示（重定位和機動操縱），以及空間交會測試[6]。

衛星通過所搭載的一套測量和執行設備實現編隊和機動操控。計量設備包括可提供高精度相對位置估值的激光測距系統、精度較低但視場更寬的可視傳感器，以及當日冕儀衛星處於陰影錐內目標位置附近時提供最佳精度的陰影位置傳感器。

在飛過遠地點軌道後，衛星通過執行脈衝操縱脫離編隊飛行。兩顆衛星被置於一個相對軌道， 以確保在高度過渡至600公里的近地飛行期間不會發生碰撞風險。在近地軌道階段，這兩顆衛星都獲得全球導航衛星系統數據，以準確估計其位置和相對速度。這些數據會在衛星抵達重新獲得測量的下一段遠地軌道前，持續發送數小時。

日冕儀衛星和遮光體衛星通過衛射頻鏈路交換傳感器數據和命令，以協調其活動。

設計

日冕儀和遮光體衛星

日冕儀衛星是一顆300公斤的微型衛星，搭載了「日冕成像與干涉測量衛星組合」（ASPIICS）日冕儀和陰影位置傳感器。配備有執行編隊和分離所需大幅度ΔV機動的單元推進劑推進系統，還裝有遮光體衛星上計量光學頭所瞄準的目標。

遮光體衛星是一顆250千克的微型衛星，裝有激光和可視測量光學探頭，帶有一面直徑1.4米的掩光盤，其邊緣形狀旨在減少進入日冕儀的太陽繞射光量。遮光體衛星使用低推力冷氣推進系統，可實現編隊飛行所需的精細位置控制。

探測設備

主要探測設備是 ASPIICS 日冕儀，它遵循了經典的外部遮蔽的李奧日冕儀設計理念，其外部遮光體安裝在遮光體衛星，而儀器其餘部分則位於日冕儀衛星上[7]。

「日冕成像與干涉測量衛星組合設備」（ASPIICS）將通過折射光來觀察太陽日冕，可選擇3個不同的光譜帶：鐵 XIV [email protected]納米、氦 I [email protected]納米、白光光譜帶[540；570納米][8]。預計來自日冕成像與干涉測量衛星組合設備的數據將填補高能紫外輻射成像儀和外遮光日冕儀在視野方面的空白，而後者是整體儀器，無法從編隊飛行所允許的更長距離中獲益[9]

日冕儀的首席研究員來自比利時皇家天文台[10]。

第二探測設備「達拉」（DARA）安裝在遮光體衛星上，達拉代表達沃斯絕對輻射計，是測量太陽總輻照（TSI）的絕對輻射計[11]。

地面部門和操控

與其他普羅巴衛星一樣，普羅巴3號將由位於比利時的歐空局雷杜飛控中心操控[12]。

項目開發

普羅巴3號是由歐洲航天局管理的一個項目。衛星和地面部分的工業開發由塞納航空（SENER Aerospace）公司牽頭[13][14]，它負責協調核心團隊與空客航天防務（Airbus Defence and Space)、奎奈蒂克空間（Qinetiq Space）、西班牙GMV和比利時航天有限公司的工作。

日冕儀是由以比利時列日航天中心（CSL）為首的歐洲跨國聯盟為歐空局所開發，該聯盟由歐空局五個成員國的15家公司和機構組成[14]。

達沃斯絕對輻射計則由瑞士PMOD研究所提供[9]。

2021年3月，位於荷蘭的歐空局歐洲空間研究與技術中心對該任務的可視傳感器系統進行了測試，該系統可使兩顆衛星執行精確編隊飛行。據報道，測試取得了可喜的結果[15]。

另請查看

參考文獻

  1. ^ Arlanzón, Jesualdo. PROBA 3 Thermal Design and Analysis (PDF). 2020 [10 November 2021]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-12-01）. 
  2. ^ Llorente, J. Salvatore; Agenjo, A.; Carrascosa, C.; de Negueruela, C.; Mestreau-Garreau, A.; Cropp, A.; Santovincenzo, A. PROBA-3: Precise formation flying demonstration mission. Acta Astronautica (Elsevier). January 2013, 82 (1): 38–46 [1 April 2021]. doi:10.1016/j.actaastro.2012.05.029. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Proba-3 Mission. ESA. [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  4. ^ Proba-3 Technologies. ESA. [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  5. ^ Proba-3 Platforms. ESA. [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  6. ^ 6.0 6.1 Penin, Luis. Proba-3: ESA's Small Satellites Precise Formation Flying Mission to Study the Sun's Inner Corona as Never Before. Small Satellite Conference 2020. Utah State University, Logan, UT: SmallSat. 1–6 August 2020 [2021-12-25]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  7. ^ Galano, Damien. Development of ASPIICS: a coronagraph based on Proba-3 formation flying mission. SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, 2018. Austin, Texas, United States: Proceedings of the SPIE. 6 July 2018 [2021-12-25]. doi:10.1117/12.2312493. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  8. ^ Galy, C.; Thizy, C.; Stockman, Y.; Galano, D.; Rougeot, R.; Melich, R.; Shestov, S.; Landini, F.; Zukhov, A.; Kirschner, V.; Horodyska, P.; Fineschi, S. Straylight analysis on ASPIICS, PROBA-3 coronagraph. Proceedings of the SPIE. 6 July 2019, 11180 (111802H): 29 [6 March 2021]. Bibcode:2019SPIE11180E..2HG. doi:10.1117/12.2536008  . （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  9. ^ 9.0 9.1 Zhukov, Andrei. PROBA-3/ASPIICS and its potential synergies with Solar Orbiter/Metis (PDF). 6th Metis Workshop. Göttingen: Max Planck Institute for Solar System Research. 22 November 2018 [13 October 2019]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-12-25）. 
  10. ^ ESA Bulletin 160 (November 2014) (PDF). ESA: 61. November 2014 [2021-12-25]. ISSN 0376-4265. （原始內容存檔於2020-08-12）. 
  11. ^ DARA Description. ESA. [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  12. ^ About Proba-3. ESA. [6 March 2021]. （原始內容存檔於2022-01-27）. 
  13. ^ SENER and ESA reach an agreement for the prime contractor role on phases C/D and E1 of the Proba 3 mission. SENER (新聞稿). 14 June 2014 [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  14. ^ 14.0 14.1 Proba-3 double-satellite nearer to space. ESA. 8 December 2014 [6 March 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 
  15. ^ Parsonson, Andrew. ESA utilize longest corridor to test next-gen satellite technology. Rocket Rundown. 29 March 2021 [1 April 2021]. （原始內容存檔於2021-12-25）. 

外部連結

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