Deep Space 1

редактировать
Deep Space 1
Deep Space 1 clean (PIA04242).png Художественная концепция Deep Space 1
Тип миссииДемонстрация технологий
ОператорНАСА / JPL
COSPAR ID 1998-061A
SATCAT номер 25508
Веб-сайтhttp: // www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-1-ds1/
Продолжительность миссииОкончательная: 3 года, 1 месяц, 24 дня
Характеристики космического корабля
ПроизводительOrbital Sciences Corporation
Стартовая масса486 кг (1071 фунт)
Сухая масса373 кг (822 фунта)
Размеры2,1 × 11,8 × 2,5 м (6,9 × 38,6 × 8,2 фута)
Мощность2500 Вт
Начало миссии
Дата запуска24 октября 1998 г., 12:08 (1998 г. -10-24UTC12: 08) UTC
РакетаДельта II 7326
Место запускаМыс Канаверал SLC-17A
Конец миссии
УтилизацияСписан
Деактивирован18 декабря 2001 г., 20:00 (2001-12-18UTC21) UTC
Пролет 9969 Брайля
Ближайший подход29 июля 1999 г., 04:46 UTC
Расстояние26 км (16 миль)
Пролет 19P / Borrelly
Ближайший подход22 сентября 2001 г., 22:29:33 UTC
Расстояние2171 км (1349 миль)
Глубокий космос 1 - ds1logo.png . Логотип миссии DS1

Deep Space 1 (DS1 ) представлял собой демонстрационный космический аппарат НАСА , пролетевший мимо астероида и кометы. Это было частью Программы нового тысячелетия, посвященной тестированию передовых технологий.

Запущенный 24 октября 1998 года космический корабль Deep Space 1 совершил облет астероида 9969 шрифтом Брайля, который был его основной научной целью. Миссия дважды продлевалась, чтобы включить встречу с кометой 19P / Borrelly и дальнейшие инженерные испытания. Проблемы на начальных этапах и с его звездным трекером привели к неоднократным изменениям конфигурации миссии. Хотя пролет астероида был лишь частичным, встреча с кометой дала ценную информацию. Три из двенадцати технологий на борту должны были сработать в течение нескольких минут после отделения от ракеты-носителя для продолжения миссии.

Серия Deep Space была продолжена зондами Deep Space 2, которые были запущены в январе 1999 года на борту Mars Polar Lander и должны были ударить по поверхности Марса (хотя контакт был потерян и миссия провалилась). Deep Space 1 был первым космическим аппаратом НАСА, в котором использовалась ионная тяга вместо традиционных ракет с химическим двигателем.

Содержание

  • 1 Технологии
    • 1.1 Autonav
    • 1.2 SCARLET концентрирующая солнечная батарея
    • 1.3 Ионный двигатель NSTAR
    • 1.4 Remote Agent
    • 1.5 Beacon Monitor
    • 1.6 SDST
    • 1.7 PEPE
    • 1.8 MICAS
  • 2 Обзор миссии
    • 2.1 Результаты и достижения
    • 2.2 Текущее состояние
  • 3 Статистика
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Технологии

Целью Deep Space 1 была разработка и проверка технологий для будущих миссий; Было протестировано 12 технологий:

  1. Солнечная электрическая тяга
  2. Решетки солнечных концентраторов
  3. Многофункциональная структура
  4. Миниатюрная интегрированная камера и спектрометр формирования изображений
  5. Ионный и Электронный спектрометр
  6. Малый транспондер для глубокого космоса
  7. Твердотельный усилитель мощности в Ka-диапазоне
  8. Работа с радиомаяком
  9. Автономный удаленный агент
  10. Низкий Силовая электроника
  11. Модуль включения и переключения питания
  12. Автономная навигация

Autonav

Система Autonav, разработанная лабораторией NASA Jet Propulsion Laboratory, делает снимки известных ярких астероидов. Астероиды во внутренней Солнечной системе движутся относительно других тел с заметной, предсказуемой скоростью. Таким образом, космический корабль может определять свое относительное положение, отслеживая такие астероиды на звездном фоне, который кажется фиксированным в таких временных масштабах. Два или более астероида позволяют космическому кораблю определить свое положение по триангуляции; две или более позиции во времени позволяют космическому кораблю определять свою траекторию. Существующие космические аппараты отслеживаются по их взаимодействию с передатчиками NASA Deep Space Network (DSN), по сути, обратного GPS. Однако для отслеживания DSN требуется много квалифицированных операторов, а DSN перегружен своим использованием в качестве сети связи. Использование Autonav снижает стоимость миссии и требования DSN.

Система Autonav также может использоваться в обратном направлении, отслеживая положение тел относительно космического корабля. Это используется для обнаружения целей для научных инструментов. Космический корабль запрограммирован на грубое местоположение цели. После первоначального захвата Autonav удерживает объект в кадре, даже используя управление ориентацией космического корабля. Следующим космическим кораблем, который использовал Autonav, был Deep Impact.

SCARLET, концентрирующая солнечная батарея

Основная энергия для миссии была произведена с помощью новой технологии солнечных батарей, Solar Concentrator Array с Refractive Linear Element Technology (SCARLET).), в котором используются линейные линзы Френеля из силикона для концентрации солнечного света на солнечных элементах. Компания ABLE Engineering разработала технологию концентратора и построила солнечную батарею для DS1 вместе с Entech Inc, которая поставила оптику Френеля, и NASA Glenn Research Center. Мероприятие спонсировалось Организацией противоракетной обороны. Технология концентрирующих линз была объединена с солнечными элементами с двойным переходом, которые имели значительно лучшие характеристики, чем солнечные элементы GaAs, которые были самыми современными на момент запуска миссии.

Массивы SCARLET генерировали 2,5 киловатта на 1 АЕ, имея меньший размер и вес, чем обычные массивы.

Ионный двигатель NSTAR

Хотя ионные двигатели разрабатывались в НАСА с конца 1950-х годов, за исключением миссий SERT в 1960-х., эта технология не была продемонстрирована в полете на космических кораблях США, хотя на советских и российских космических кораблях использовались сотни двигателей Холла. Это отсутствие опыта работы в космосе означало, что, несмотря на потенциальную экономию массы топлива, технология считалась слишком экспериментальной, чтобы ее можно было использовать для дорогостоящих миссий. Кроме того, непредвиденные побочные эффекты ионного движения могут каким-то образом помешать типичным научным экспериментам, таким как измерения полей и частиц. Таким образом, основной задачей демонстрации Deep Space 1 было продемонстрировать длительное использование ионного двигателя в научной миссии.

Готовность применения солнечной технологии НАСА (NSTAR) электростатический ионный двигатель, разработанный в NASA Glenn, обеспечивает удельный импульс в 1000–3000 секунд. Это на порядок больше, чем у традиционных космических двигателей, что дает экономию массы примерно вдвое. Это приводит к гораздо более дешевым ракетам-носителям. Хотя двигатель развивает тягу всего 92 миллиньютонов (0,33 ozf ) при максимальной мощности (2100 Вт на DS1), корабль достиг высоких скоростей, потому что ионные двигатели работают непрерывно в течение длительного времени.

Следующим космическим кораблем, который использовал двигатели NSTAR, был Dawn с тремя резервными блоками.

Техники устанавливали ионный двигатель № 1 в резервуар высокого вакуума в Исследовательском корпусе электрического движения, 1959 г. Полностью собранный Deep Space 1 Deep Space 1 экспериментальный ионный двигательный двигатель на солнечной энергии

Remote Agent

Remote Agent (RAX), удаленное интеллектуальное программное обеспечение для самовосстановления, разработанное в Исследовательском центре Эймса НАСА и Лаборатория реактивного движения, была первой системой управления искусственным интеллектом, которая могла управлять космическим кораблем без наблюдения человека. Remote Agent успешно продемонстрировал способность планировать действия на борту, правильно диагностировать и реагировать на смоделированные неисправности в компонентах космического корабля с помощью встроенной среды REPL. Автономное управление позволит космическим кораблям будущего работать на больших расстояниях от Земли и выполнять более сложные научные исследования в глубоком космосе. Компоненты программного обеспечения Remote Agent использовались для поддержки других миссий НАСА. Основными компонентами Remote Agent были надежный планировщик (EUROPA), система выполнения планов (EXEC) и диагностическая система на основе моделей (Livingstone). ЕВРОПА использовалась в качестве наземного планировщика для марсоходов. ЕВРОПА II использовалась для поддержки посадочного модуля Феникс Марс и Марсианской научной лаборатории. Ливингстон-2 использовался в качестве эксперимента на борту Earth Observing-1 и на F / A-18 Hornet в Центре летных исследований НАСА Драйден.

Beacon Monitor

Другой метод уменьшения нагрузки на DSN - это эксперимент Beacon Monitor. Во время длительных крейсерских периодов полета работа космических кораблей практически приостанавливается. Вместо данных корабль излучает сигнал несущей на заданной частоте. Без декодирования данных несущая может быть обнаружена гораздо более простыми наземными антеннами и приемниками. Если космический корабль обнаруживает аномалию, он переключает несущую между четырьмя тонами в зависимости от срочности. Затем наземные приемники сигнализируют операторам об отвлечении ресурсов DSN. Это не позволяет квалифицированным операторам и дорогостоящему оборудованию присматривать за необременительной миссией, выполняемой номинально. Аналогичная система используется на зонде New Horizons Плутон для снижения затрат во время его десятилетнего круиза от Юпитера к Плутону.

SDST

Транспондер для малого дальнего космоса

Транспондер для малого дальнего космоса (SDST) - это компактная и легкая система радиосвязи. Помимо использования миниатюрных компонентов, SDST может обмениваться данными в диапазоне Ka. Поскольку эта полоса частот выше, чем диапазоны, которые в настоящее время используются для миссий в дальний космос, такой же объем данных может быть отправлен меньшим оборудованием в космосе и на земле. И наоборот, существующие антенны DSN могут разделить время между большим количеством миссий. На момент запуска в DSN было установлено небольшое количество приемников K a на экспериментальной основе; K a количество операций и миссий увеличивается.

SDST позже использовался в других космических миссиях, таких как Mars Science Laboratory (марсоход Curiosity ).

PEPE

Попав в цель, DS1 измеряет среду частиц с помощью прибора PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration). Этот прибор измеряет поток ионов и электронов в зависимости от их энергии и направления. Состав ионов определялся с использованием time- бортовой масс-спектрометр.

MICAS

Прибор MICAS (миниатюрная интегрированная камера и спектрометр ) сочетал визуализацию в видимом свете с инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопией для определения химического состава. Все каналы имеют общий 10 см (3,9 дюйма), в котором используется зеркало из карбида кремния.

И PEPE, и MICAS по своим возможностям аналогичны более крупным инструментам или комплектам инструментов на других космических кораблях. меньше и требуют меньшей мощности, чем те, которые использовались в предыдущих миссиях.

Миссия o verview

Запуск DS1 на борту Delta II с мыса Канаверал SLC-17A Анимация траектории DS1 с 24 октября 1998 г. по 31 декабря 2003 г.. Deep Space 1 ·9969 Braille ·Земля ·19P / Боррелли

Перед запуском Deep Space 1 должен был посетить комету 76P / Вест-Кохутек-Икемура и астероид 3352 МакОлифф. Из-за задержки запуска цели были изменены на астероид 9969 шрифтом Брайля (в то время называемый 1992 KD) и комету 107P / Уилсона – Харрингтона. Он достиг нарушенного пролета шрифта Брайля и из-за проблем со звездным трекером был перенаправлен на комету 19P / Borrelly, что было успешным. Облет астероида в августе 2002 года рассматривался как еще одна расширенная миссия, но в конечном итоге не был назначен из-за соображений стоимости. Во время миссии были также получены высококачественные инфракрасные спектры Марса.

Результаты и достижения

Deep Space-1, как видно с телескопа Хейла на расстоянии 3,7 миллиона км (2,3 миллиона миль)

Ионный двигательный двигатель сначала вышел из строя через 4,5 минуты работы. Однако позже он был восстановлен и отлично работал. В начале миссии материал, выброшенный во время отделения ракеты-носителя, вызвал короткое замыкание близко расположенных решеток вывода ионов. Загрязнение в конечном итоге было устранено, так как материал был разрушен электрической дугой, сублимирован за счет выделения газа или просто ушел. Это было достигнуто путем многократного перезапуска двигателя в режиме ремонта двигателя, исключающего образование дуги в захваченном материале.

Считалось, что выхлоп ионного двигателя может мешать работе других систем космического корабля, таких как радиосвязь или научные инструменты. Детекторы PEPE имели второстепенную функцию для отслеживания таких эффектов от двигателя. Никаких помех обнаружено не было.

Еще одним провалом стала потеря звездного трекера. Звездный трекер определяет ориентацию космического корабля, сравнивая звездное поле с его внутренними картами. Миссия была сохранена, когда камера MICAS была перепрограммирована, чтобы заменить звездный трекер. Хотя MICAS более чувствителен, его поле зрения на порядок меньше, что создает большую нагрузку на обработку информации. По иронии судьбы, звездный трекер был стандартным компонентом, который должен был быть очень надежным.

Без работающего звездного трекера подача ионов была временно приостановлена. Потеря времени тяги вызвала отмену пролета мимо кометы 107P / Wilson – Harrington.

. Система Autonav требовала периодических ручных корректировок. Большинство проблем заключались в идентификации объектов, которые были слишком тусклыми или которые было трудно идентифицировать из-за того, что более яркие объекты вызывали дифракционные всплески и отражения в камере, из-за чего Autonav неправильно определял цели.

Система удаленного агента была представлена ​​с тремя смоделированными отказами на космическом корабле и правильно обработала каждое событие.

  1. неисправный электронный блок, который Удаленный агент устранил, повторно активировав блок.
  2. неисправный датчик, предоставляющий ложную информацию, которую Удаленный агент распознал как ненадежную и, следовательно, правильно проигнорировал.
  3. контроль ориентации двигатель (небольшой двигатель для управления ориентацией космического корабля) застрял в положении «выключено», что Удаленный агент обнаружил и компенсировал переключением в режим, который не зависел от этого двигателя.

В целом это стало успешной демонстрацией полного автономное планирование, диагностика и восстановление.

Прибор MICAS оказался удачным по конструкции, но ультрафиолетовый канал вышел из строя из-за электрического сбоя. Позже в миссии, после отказа звездного трекера, MICAS также взял на себя эту обязанность. Это вызвало постоянные перерывы в его использовании в научных целях во время оставшейся миссии, включая встречу с кометой Боррелли.

9969 Брайля, как показано DS1 Комета 19P / Borrelly, полученная всего за 160 секунд до ближайшего сближения DS1.

Пролет космического корабля астероид 9969 шрифтом Брайля имел лишь частичный успех. Deep Space 1 был предназначен для облета со скоростью 56 000 км / ч (35 000 миль в час) на расстоянии всего 240 м (790 футов) от астероида. Из-за технических трудностей, в том числе из-за сбоя программного обеспечения незадолго до подхода, аппарат прошел мимо Брайля на расстоянии 26 км. Это, плюс более низкое альбедо Брайля, означало, что астероид был недостаточно ярким, чтобы Autonav смог сфокусировать камеру в нужном направлении, и съемка была отложена почти на час. Полученные картинки были удручающе нечеткими.

Однако пролет кометы Боррелли был большим успехом и дал чрезвычайно подробные изображения поверхности кометы. Такие изображения имели более высокое разрешение, чем предыдущие изображения кометы - комета Галлея, сделанные космическим кораблем Giotto. Инструмент PEPE сообщил, что поля кометы были смещены от ядра. Считается, что это связано с испусканием струй, которые неравномерно распределялись по поверхности кометы.

Несмотря на отсутствие щитов от мусора, космический корабль пережил пролет кометы целым и невредимым. И снова редкие струи комет, похоже, не указывали на космический корабль. Затем Deep Space 1 вступил во вторую расширенную фазу миссии, посвященной повторному тестированию аппаратных технологий космического корабля. Основное внимание на этом этапе миссии уделялось системам ионных двигателей. В конечном итоге у космического корабля закончилось топливо гидразин для двигателей управления ориентацией. В высокоэффективном ионном двигателе оставалось достаточное количество топлива для управления ориентацией в дополнение к главной силовой установке, что позволило продолжить миссию.

В конце октября - начале ноября 1999 г., во время столкновения космического корабля после брайлевского столкновения. прибрежная фаза, Deep Space 1 наблюдал Марс с помощью прибора MICAS. Несмотря на то, что это был очень далекий пролет, инструменту удалось снять несколько инфракрасных спектров планеты.

Текущий статус

Deep Space 1 преуспел в своих основных и второстепенных задачах, вернув ценные научные данные и изображения. Ионные двигатели DS1 были остановлены 18 декабря 2001 г. примерно в 20:00:00 по всемирному координированному времени, что означает окончание миссии. Бортовая связь должна была оставаться в активном режиме на случай, если корабль понадобится в будущем. Однако попытки возобновить контакт в марте 2002 года не увенчались успехом. Он остается в пределах Солнечной системы на орбите вокруг Солнца.

Статистика

  • Стартовая масса: 486 кг (1071 фунт)
  • Сухая масса: 373 кг (822 фунта)
  • Топливо: 31 кг (68 фунтов) гидразина для двигателей управления ориентацией; 82 кг (181 фунт) ксенона для ионного двигателя NSTAR
  • Мощность: 2500 Вт, из которых 2100 Вт обеспечивает питание ионного двигателя
  • Основной подрядчик: Spectrum Astro, позже приобретенная General Dynamics, а затем проданная Orbital Sciences Corporation
  • Ракета-носитель: Boeing Delta II 7326
  • Место запуска: База ВВС США на мысе Канаверал Космический стартовый комплекс 17А
  • Общая стоимость: 149,7 млн ​​долларов США
  • Стоимость разработки: 94,8 млн долларов США
  • Персонал:
    • Руководитель проекта: Дэвид Леман
    • Руководитель миссии: Филип Варгезе
    • Главный инженер миссии и заместитель руководителя миссии: Марк Рэйман
    • Ученый проекта: Роберт Нельсон

См. Также

  • Портал космических полетов

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Deep Space 1.
  • Сайт Deep Space 1 НАСА / Лаборатория реактивного движения ry
  • Веб-сайт Deep Space 1 НАСА / Программа нового тысячелетия
  • Deep Space 1 Encyclopedia Astronautica
  • Архив миссий Deep Space 1 в Системе планетарных данных НАСА, узел малых тел

Последняя правка сделана 2021-05-17 11:09:05
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте