Missão Cluster

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Cluster é uma missão espacial não tripulada da Agência Espacial Europeia para investigação da magnetosfera terrestre e sua interação com o vento solar[1] , sendo composta de quatro espaçonaves idênticas voando em um arranjo de tetraedro[2] . Em órbita desde 2000 cada espaçonave possui aproximadamente 1200 kg e 11 instrumentos.

Objetivos[editar | editar código-fonte]

O objetivo da missão é o estudo de processos físicos envolvidos na interação entre o vento solar e a magnetosfera através de observações de regiões como a magnetopausa e a zona de choque em arco

História[editar | editar código-fonte]

Foi proposta inicialmente em novembro de 1982 em resposta à requisição da ESA para a próxima geração de missões espaciais.[2]

Em 4 de junho de 1996 foi realizado o lançamento da missão em Kourou por um foguete Ariane-501. O lançador apresentou falhas e a missão não obteve êxito.

A ESA decidiu construir um quinto satélite, denominado 'Phoenix', idêntico aos anteriores. Na metade de 1997 a espaçonave estava integrada e testada. Para que os objetivos da missão fossem atingidos, mais três satélites foram construídos.

Em 2000 a missão, agora denominada Cluster II, foi lançada por um foguete russo Soyuz.

Alguns instrumentos sobressalentes foram utilizados na missão Double Star, primeira exploração espacial com finalidade científica da China.

Espaçonave[editar | editar código-fonte]

Características Principais[editar | editar código-fonte]

A espaçonave possui as seguintes características principais[3] :

  • Diâmetro: 2,9 m
  • Altura: 1,3 m
  • Massa Total: 1200 kg
  • Massa de combustível: 650 kg
  • Massa da carga paga: 71 kg
  • Potência dos paineis solares: 224 W
  • Velocidade Angular: 15 rpm
  • Vida útil operacional: 27 meses (nominal)

Instrumentos[editar | editar código-fonte]

Cada uma das naves espaciais possui 11 instrumentos[4] , os quais estão listados na tabela abaixo.

Acrônimo Instrumento (em Inglês) Medida
ASPOC Active Spacecraft Potential Control experiment Regulação de cargas elétricas positivas
CIS Cluster Ion Spectroscopy experiment Análise da composição, massa e distribuição de íons na magnetosfera e no vento solar
DWP Digital Wave Processing instrument Processamento de dados
EDI Electron Drift Instrument Medição do campo elétrico e magnético
EFW Electric Field and Wave experiment Magnitude e direção do campo elétrico
FGM Fluxgate Magnetometer Magnitude e direção do campo magnético
PEACE Plasma Electron and Current Experiment Análise do número, direção e velocidade de elétrons de baixa e média energia na magnetosfera
RAPID Research with Adaptive Particle Imaging Detectors Detecção de íons e elétrons de alta energia
STAFF Spatio-Temporal Analysis of Field Fluctuation experiment Análise de variações do campo magnético
WBD Wide Band Data receiver Medição do campo elétrico e magnético em determinadas frequências
WHISPER Waves of High Frequency and Sounder for Probing of Density by Relaxation Concentração de partículas carregadas

Lista Parcial de Resultados[editar | editar código-fonte]

A missão forneceu dados inéditos para a investigação de fenômenos como as auroras, a reconexão magnética e a origem de partículas de alta energia presentes na magnestosfera. [5] A lista abaixo contém, em ordem cronológica, alguns resultados obtidos com os dados da missão Cluster. [6]

2001

  • 11 de Dezembro: Investigação de regiões escuras presentes nas auroras.

2002

  • 1 de Outubro: Visão Telescópica/Microscópica de uma subtempestade.
  • 29 de Dezembro: Verificação do afinamento da lâmina de corrente na magnetosfera.

2003

  • 29 de Janeiro: Bifurcação da lâmina de corrente da magnetocauda.
  • 20 de Maio: Verificação da relação entre a aurora de prótons e a reconexão magnética.
  • 29 de Junho: Observações multiponto da reconexão magnética.

2004

  • 13 de Maio: Detecção de uma tríplice cúspide polar como consequência de uma sequência temporal.
  • 23 de Junho: Relação entre as oscilações das lâminas de plasma e as subtempestades.
  • 12 de Agosto: Detecção de vórtices de gás na magnetopausa devido à instabilidade de Kelvin-Helmholtz.
  • 17 de Setembro: Identificada a plasmapausa como fonte de radiação contínua não-termal através de triangulação.
  • 25 de Novembro: Observações quadriponto das descontinuidades direcionais do vento solar.
  • 13 de Dezembro: Escala espacial de fluxos de alta velocidade na lâmina de plasma.

2005

  • 4 de Fevereiro: Observação da topologia do campo magnético de da reconexão magnética na magnetopausa em três dimensões.

para o norte através da comparação entre simulação da magnetosfera terrestre e dados das naves Cluster.

  • 28 de Julho: Primeiras medições da corrente de anel através da aquisição de dados das quatro espaçonaves simultâneamente.
  • 11 de Agosto: Identificação de microvórtices na cúspide polar norte.
  • 21 de Setembro: Primeiras evidências de rachaduras em uma estrela de nêutrons através de dados da missão Cluster e do satélite TC-2

da missão Double Star.

  • 22 de Dezembro: Hipótese de aceleração de elétrons do cinturão de Van Allen através de ondas de baixa frequência.

2006

  • 11 de Janeiro: Detectada região de reconexão magnética com mais de 2,5 milhões de quilômetros.
  • 24 de Fevereiro: Identificação de propriedades tridimensionais da turbulância magnética presente na magnetobainha.
  • 30 de Março: Detecção de oscilações na lâmina neutra com mais de 30.000 km de extensão através dos instrumentos de cinco satélites,

sendo 4 da missão Cluster e 1 da missão Double Star.

  • 19 de Maio: Novas propriedades microscópicas da reconexão magnética nas regiões de difusão de elétrons.
  • 20 de Junho: Lacunas de densidade de íons e lacunas magnéticas observadas no vento solar através dos quatro satélites da missão Cluster

e do satélite TC-1 da missão Double Star.

  • 18 de Julho: Medição tridimensional do centro de uma reconexão magnética.
  • 24 de Agosto: Observação da relação entre subtempestades magnéticas e fluxos de plasma de alta velocidade.
  • 3 de Outubro: Observação, juntamente com o satélite TC-1 da missão Double Star, de reconexões magnéticas na magnetopausa, gerando

eventos de transferência de fluxo.

  • 13 de Novembro: Investigadas propriedades de estruturas de grande, médio e pequeno porte nas regiões exteriores da plasmasfera.
  • 6 de Dezembro: Reconexões magnéticas reveladas dentro de vórtices de plasma na magnetosfera.
  • 29 de Dezembro: Milésima órbita da missão Cluster.

2007

  • 09 de Fevereiro: Determinação do formato do campo elétrico nas regiões de aurora através de medições de concentração de plasma.
  • 26 de Março: Evidências experimentais de reconexão magnética em plasma turbulento.
  • 12 de Abril: Modelo proposto para explicação de subtempestades magnéticas com base nos dados coletados pela missão Cluster.
  • 11 de Maio: Natureza dinâmica da zona de choque em arco revelada através de medições de campo magnético, campo elétrico e distribuição de íons.
  • 29 de Junho: Testes de resultados teóricos sobre reconexões magnéticas através de medidas tridimensionais.
  • 26 de Julho: Participação na coleta de dados para investigação da origem de ondas de ultra baixa frequência.
  • 11 de Setembro: Medições simultâneas de subtempestades pelos quatro satélites da missão Cluster e por duas espaçonaves da missão Double Star.
  • 9 de Novembro: Utilização de medições de campo elétrico para comprovação da lei de Ohm generalizada.
  • 6 de Dezembro: Identificação de dois feixes de íons simultâneos na magnetocauda.

2008

  • 23 de Janeiro: Estimação do tamanho da região de difusão de elétrons.
  • 7 de Março: Detectada a presença de sólitons na magnetopausa.
  • 9 de Junho: Encontradas ondas whistler em um evento de reconexão magnética.
  • 27 de Junho: Investigação de características das emissões de rádio provenientes da Terra.
  • 11 de Agosto: Identificação simultânea de um par de pontos magnéticos nulos.
  • 27 de Agosto: Avaliação de mecanismo físico de aceleração de íons de oxigênio em direção à magnetocauda.
  • 5 de Dezembro: Comparação entre subtempestades magnéticas da Terra e de Júpiter.

2009

  • 14 de Janeiro: Estimação da quantidade de hidrogênio que escapa naturalmente a cada ano da atmosfera terrestre.
  • 29 de Abril: Monitoramento do impacto de eventos solares extremos.
  • 16 de Julho: Proposta de modelo de aquecimento do vento solar.

2010

  • 20 de Janeiro: Medições simultâneas de reconexões magnéticas pelos quatro satélites da missão Cluster e pelo satélite TC-1 da missão Double Star.
  • 23 de Abril: Detecção de jatos de plasma de alta velocidade além da zona de choque em arco.
  • 26 de Julho: Rastreamento de íons durante tempestades geomagnéticas.

2011

  • 1 de Fevereiro: Características da região de aceleração da aurora.
  • 4 de Julho: Investigação da aceleração de partículas energéticas na magnetosfera através da observação de jatos de plasma a alta velocidade.
  • 6 de Setembro: Explicação do mecanismo das subtempestades geomagnéticas ultrarrápidas.
  • 16 de Novembro: Determinação da espessura da zona de choque em arco.

2012

  • 5 de Junho: Investigação sobre a origem da aceleração de partículas nas cúspides polares.

Referências

  1. Objectives Cluster Mission. Página visitada em 15 de maio de 2011.
  2. a b Summmary Cluster Mission. Página visitada em 15 de maio de 2011.
  3. Cluster Mission Spacecraft. Página visitada em 17 de maio de 2011.
  4. Cluster Spacecraft instruments. Página visitada em 21 de maio de 2011.
  5. 10 years of success for Cluster quartet. Página visitada em 25 de julho de 2011.
  6. News Archive. Página visitada em 19 de fevereiro de 2012.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]