| Organisation |  NASA |
|---|---|
| Domaine | Éruptions solaires |
| Statut | Mission terminée |
| Autres noms | SolarMax |
| Lancement | 14 février 1980 à 15 h 57 TU |
| Lanceur | Delta 3910 |
| Fin de mission | 24 novembre 1989 |
| Désorbitage | 2 décembre 1989 |
| Identifiant COSPAR | 1980-014A |
| Masse au lancement | 2 315 kg |
|---|---|
| Contrôle d'attitude | Stabilisé par rotation |
| Source d'énergie | Panneaux solaires |
| Puissance électrique | 3 000 watts |
| Orbite | Terrestre basse |
|---|---|
| Périapside | 508 km |
| Apoapside | 512 km |
| Période de révolution | 94,8 minutes |
| Inclinaison | 28,5° |
| UVSP | Spectromètrepolarimètre imageurultraviolet |
|---|---|
| ACRIM-I | Radiomètre |
| GRS | Spectromètrerayons gamma |
| HXRBS | Spectromètrerayons X durs |
| XRP | Spectromètre rayons X mous |
| HXIS | Spectromètre imageur rayons X durs |
| C/P | Coronographe polarimètre |
Solar Maximum Mission ouSolarMax est unemission spatiale d'observation duSoleil développée par l'agence spatiale américaine, laNASA, et le satellite est placé en orbite le. Lancé à une période coïncidant avec le pic ducycle solaire de 11 ans de l'activité solaire, l'observatoire spatial a pour objectif l'étude deséruptions solaires particulièrement nombreuses durant cette phase de la vie du Soleil et dont la genèse reste mystérieuse.
SolarMax est un engin spatial de plus de deux tonnes qui emporte une série despectromètres lui permettant de recueillir des données sur l'ensemble duspectre électromagnétique (ultraviolet,rayons X etgamma). Victime d'une défaillance de sonsystème de contrôle d'attitude il est le premier satellite réparé en orbite par un équipage de lanavette spatiale américaine.
SolarMax est une mission spatiale d'héliophysique (étude du Soleil). Elle est planifiée[Quand ?] à la demande de lacommunauté scientifique après que celle-ci ait eu plusieurs années pour exploiter les données scientifiques collectées par les observatoires solaires installés à bord de la station spatiale américaineSkylab. En essayant de comprendre ces informations ainsi que celles fournies par la série d'observatoires spatiaux OSO, les astronomes ont réalisé que celles-ci soulevaient de nouvelles questions qui nécessitaient de recueillir des données supplémentaires à l'aide d'une nouvelle génération d'instruments. Pour répondre à ce besoin, la NASA développe la missionSolarMax qui comme son nom l'indique devait observer le Soleil durant le pic de son activité. Il est prévu que le satellite soit ramené sur Terre par la navette spatiale américain en fin de mission[1].
SolarMax a pour objectif d'étudier et de fournir des données sur leséruptions solaires et les phénomènes associés en collectant des données sur une large partie du spectre électromagnétique comprenant le rayonnementultraviolet, lerayonnement X et lerayonnement gamma. Ces données doivent être collectées durant le pic d'activité ducycle de 11 ans. Il s'agit de mieux comprendre la nature des phénomènes violents du Soleil et leurs effets sur laTerre.SolarMax doit également mesurer de manière continue le flux durayonnement solaire. Pour améliorer la compréhension de ces phénomènes la collecte des données est réalisée de manière coordonnée avec des mesures in situ des émissions de particules réalisées par le satelliteISEE 3[2],[1].
SolarMax est lancé le par une fuséeDelta 3910 et placé sur uneorbite terrestre basse de 508 × 512 km avec uneinclinaison de 28,5°.
En, quelques mois après le début des opérations scientifiques, la défaillance de fusibles entraîne la mise hors service du système normal de pointage des instruments. Le contrôle d'attitude repose désormais sur lesmagnéto-coupleurs mais il s'agit d'une solution dégradée (le pointage est moins précis) et seuls trois des sept instruments peuvent continuer à collecter des données. Heureusement le satelliteSolarMax a été conçu dès le départ pour pouvoir être réparé en orbite et une mission de lanavette spatiale américaine se voit assigner la tâche de remettre en état le satellite[1].
STS-41C, onzième mission de la navette spatiale et cinquième vol deChallenger, qui est lancée le, a dans ses objectifs la réparation du satellite. Deux des membres de l'équipage de la navette,George Nelson etJames van Hoften, effectuent unesortie extravéhiculaire dans le but de capturer le satellite et d'effectuer les réparations. Ils doivent non seulement remettre en état le système de contrôle d'attitude mais également remplacer l'électronique défectueuse d'un des instruments et remplacer l'antenne parabolique, donnant ainsi la possibilité de communiquer avec la Terre en passant par lessatellites relaisTDRS. Il s'agit de la première opération de réparation d'un satellite en orbite[1].
La réalisation de la réparation allait s'avérer beaucoup plus difficile que prévu. Il était prévu que le satellite en rotation soit capturé à l'aide dubras Canadarm piloté depuis la navette par un astronaute puis que celui-ci annule le mouvement de rotation pour permettre son insertion dans la soute cargo de la navette spatiale où devait s'effectuer les réparations. Mais les trois tentatives de capture échouent à cause de la présence d'une pièce faisant obstruction et qui n'était pas présente dans les plans du satellite. Un astronaute improvise alors une autre solution : il saisit à la main l'extrémité d'unpanneau solaire et tente d'annuler le mouvement de rotation du satellite en utilisant les propulseurs de sonMMU. Mais cette manœuvre aggrave le problème : le satellite se met à tourner encore plus rapidement et des oscillations se propagent sur les autres axes. Les panneaux solaires n'étant plus pointés vers le Soleil, les batteries s'épuisent rapidement. Pour se donner du temps, les contrôleurs au sol arrêtent tous les équipements non vitaux. Ils parviennent finalement à rétablir son orientation in extremis. Une fois stabilisé, le satellite est amené dans la soute, où les astronautes procèdent au remplacement du système de contrôle d'attitude et de l'électronique de l'instrument S/C. La réparation est une réussite et permet de prolonger la durée de vie du satellite de cinq ans[1].
La collecte de données peut reprendre et elle se poursuit jusqu'au. A cette date, l'orbite qui avait lentement décru est devenue trop basse et le satellite commence à circuler dans une région de l'espace plus dense qui ne lui permet plus de maintenir ses instruments pointés vers le Soleil. La mission deSolar Maximum Mission s'achève le, lorsque le satelliterentre dans l'atmosphère et se désintègre[2].
SolarMax est un satellite de2,3 tonnes et d'environ4 mètres de long pour2,3 mètres de diamètre. Le module regroupant l'instrumentation scientifique occupe les deux premiers mètres. Deux panneaux solaires fixes sont attachés à un adaptateur fixé entre ce module scientifique et laplate-forme standardisée de type MMS (Multimission Modular Spacecraft) développé par la sociétéFairchild. Celle-ci a également été utilisée par les satellitesLandsat 4 et5,TOPEX/Poseidon,UARS, etEUVE. Les panneaux solaires fournissent entre 1 500 et 3 000 Watts. Les données sont transmises vers la Terre enbande S. Le débit est considérablement augmenté en cours de mission à la suite du déploiement dessatellites relais géostationnairesTDRS[1].
SolarMax emporte sept instruments scientifiques permettant d'observer leSoleil sur l'ensemble duspectre électromagnétique[3],[4] :
| Instrument | Type | Caractéristiques | Mesures | Responsable scientifique |
|---|---|---|---|---|
| UVSP | Spectromètre /Polarimètre | Einar A. Tandberg-Hanssen,Centre de vol spatial Marshall (NASA) | ||
| ACRIM-I | Radiomètre | 0,001–1 000 microns | Irradiance solaire | Willson, Richard C,Jet Propulsion Laboratory (NASA) |
| GRS | Spectromètre gamma | 0,01–100 MeV | Edward L. Chupp,Université du New Hampshire | |
| HXRBS | Spectromètrerayons X durs | 20–260 keV | Kenneth J. Frost,Centre de vol spatial Goddard (NASA). | |
| XRP | Spectromètrerayons X | Loren W. Acton (LockheedPalo Alto) J. Culhane (University College de Londres) Alan-Henri Gabriel Leonard (Laboratoire Rutherford Appleton) | ||
| HXIS | Spectromètrerayons X mous | 3,5–30 keV | Cornelis Jager,Université d'Utrecht | |
| C/P | Coronographe / Polarimètre | 446,5-658,3 nanomètres champ de vue : 1,5 à 6 rayons solaires Résolution spatiale 6,4 secondes d'arc | Densité des électrons dans la couronne solaire | Lewis L. HouseHigh Altitude Observatory |
Au cours de la missionSolarMax a observé plus de 12 000éruptions solaires et plus de 1 200éjections de masse coronale. Soncoronographe a réalisé environ 240 000 images de la couronne solaire[1].
Les données recueillies par l'instrument ACRIM-1 démontrent que, contrairement aux hypothèses en vigueur, lesoleil est plus brillant pendant les périodes où lestaches solaires plus sombres sont les plus nombreuses. L'explication est que ces taches sont entourées defacula, des structures extrêmement brillantes, qui compensent largement l'assombrissement lié à la tache elle-même. Entre 1987 et 1989, la mission découvre 10comètes rasantes au Soleil.
Durant l'opération de réparation en orbite du satellite, les astronautes retirent et ramène dans lanavette spatiale 1,5 m2 d'isolant thermique et 1 m2 de persiennes enaluminium. Ces composants deSolarMax qui ont séjournés dans l'espace durant50 mois sont ramenés sur Terre pour étudier la fréquence et les impacts desmicrométéoroïdes. L'isolant thermique est constitué de17 couches dekapton aluminé séparées par des filets dedacron. Sur une superficie de 0,5 m2, on[Qui ?] découvre160 impacts de micrométéoroïdes ayant réussi à percer la première couche de kapton et 1 000 autres cratères créés par des particules arrêtées par celle-ci. L'analyse des cratères formés par les particules ayant frappé le revêtement démontre que nombre d'entre eux contiennent dutitane, duzinc, dupotassium, dusilicium et duchlore qui entrent dans la composition des peintures utilisées pour les applications spatiales à laNASA. Il est déduit qu'il y a enorbite terrestre basse deux fois plus dedébris spatiaux d'origine humaine que de météoroïdes[5].
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