Deep Space 1 - Deep Space 1
![]() | tento článek potřebuje další citace pro ověření.Říjen 2012) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
![]() Pojetí umělce Deep Space 1 | |||||||||
Typ mise | Technologický demonstrátor | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Operátor | NASA / JPL | ||||||||
ID COSPARU | 1998-061A | ||||||||
SATCAT Ne. | 25508 | ||||||||
webová stránka | http://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-1-ds1/ | ||||||||
Doba trvání mise | Konečné: 3 roky, 1 měsíc, 24 dní | ||||||||
Vlastnosti kosmické lodi | |||||||||
Výrobce | Orbital Sciences Corporation | ||||||||
Odpalovací mše | 486 kg (1071 lb)[1] | ||||||||
Suchá hmota | 373 kg (822 lb)[1] | ||||||||
Rozměry | 2,1 × 11,8 × 2,5 m (6,9 × 38,6 × 8,2 ft) | ||||||||
Napájení | 2 500 wattů[1] | ||||||||
Začátek mise | |||||||||
Datum spuštění | 24. října 1998, 12:08[2] | UTC||||||||
Raketa | Delta II 7326[1] | ||||||||
Spusťte web | Mys Canaveral SLC-17A[1] | ||||||||
Konec mise | |||||||||
Likvidace | Vyřazeno z provozu | ||||||||
Deaktivováno | 18. prosince 2001, 20:00[2] | UTC||||||||
Průlet kolem 9969 Braillovo písmo | |||||||||
Nejbližší přístup | 29. července 1999, 04:46 UTC[2] | ||||||||
Vzdálenost | 26 km (16 mi) | ||||||||
Průlet kolem 19P / Borrelly | |||||||||
Nejbližší přístup | 22. září 2001, 22:29:33 UTC[2] | ||||||||
Vzdálenost | 2171 km (1349 mi) | ||||||||
| |||||||||
![]() Logo mise DS1 |
Deep Space 1 (DS1) byl NASA demonstrace technologií kosmická loď který letěl kolem asteroid a a kometa. Byla to součást Nový program tisíciletí, věnovaný testování pokročilých technologií.
Zahájen dne 24. Října 1998 Deep Space 1 kosmická loď provedla průlet asteroidu 9969 Braillovo písmo, což byl jeho primární vědecký cíl. Mise byla dvakrát rozšířena o setkání s kometou 19P / Borrelly a další technické testování. Problémy během jeho počátečních fází as jeho sledovačem hvězd vedly k opakovaným změnám v konfiguraci mise. Zatímco průlet asteroidu byl jen částečným úspěchem, setkání s kometou přineslo cenné informace. Aby mohla mise pokračovat, tři z dvanácti technologií na palubě musely pracovat během několika minut po oddělení od nosné rakety.
Série Deep Space pokračovala Deep Space 2 sondy, které byly vypuštěny v lednu 1999 na zádech Mars Polar Lander a měly zaútočit na povrch Marsu (i když kontakt byl ztracen a mise selhala). Deep Space 1 byla první kosmickou lodí NASA, kterou používala iontový pohon spíše než tradiční rakety na chemický pohon.[3]
Technologie
Účel Deep Space 1 byl vývoj technologií a ověřování pro budoucí mise; Bylo testováno 12 technologií:[4]
- Solární elektrický pohon
- Pole solárního koncentrátoru
- Multifunkční struktura
- Miniaturní integrovaná kamera a zobrazovací spektrometr
- Iontový a elektronový spektrometr
- Malý transpondér do hlubokého vesmíru
- Polovodičový výkonový zesilovač Ka-Band
- Operace sledování majáku
- Autonomní vzdálený agent
- Nízkoenergetická elektronika
- Modul pro ovládání a přepínání výkonu
- Autonomní navigace
Systém Autonav, vyvinutý NASA Laboratoř tryskového pohonu, pořizuje snímky známých jasných asteroidy. Asteroidy ve vnitřní sluneční soustavě se pohybují ve vztahu k ostatním tělesům znatelnou a předvídatelnou rychlostí. Kosmická loď tak může určit svou relativní polohu sledováním takových asteroidů přes hvězdné pozadí, které se v takových časových měřítcích jeví jako pevné. Dva nebo více asteroidů umožnilo kosmické lodi triangulovat svou polohu; dvě nebo více pozic v čase nechá kosmickou loď určit její trajektorii. Stávající kosmické lodě jsou sledovány podle jejich interakcí s vysílači vysílače Síť NASA Deep Space (DSN), ve skutečnosti inverzní GPS. Sledování DSN však vyžaduje mnoho kvalifikovaných operátorů a DSN je přetížen jeho používáním jako komunikační sítě. Použití Autonav snižuje náklady na mise a požadavky DSN.
Systém Autonav lze také použít obráceně a sledovat polohu těles vzhledem ke kosmické lodi. Slouží k získání cílů pro vědecké přístroje. Kosmická loď je naprogramována s hrubým umístěním cíle. Po počátečním získání Autonav udržuje předmět v záběru, dokonce ovládá řízení polohy kosmické lodi.[5] Další kosmickou lodí, která použila Autonav, byla Deep Impact.
SCARLET koncentrující solární pole
Primární energii pro misi vyrobila nová technologie solárního pole, Solar Concentrator Array with Refractive Linear Element Technology (SCARLET), která využívá lineární Fresnelovy čočky vyroben z silikon soustředit sluneční světlo na solární články.[6] ABLE Engineering vyvinul technologii koncentrátoru a postavil solární pole pro DS1, s Entech Inc, který dodal optiku Fresnel, a NASA Glenn Research Center. Aktivitu sponzorovala Organizace pro obranu proti balistické raketě. Technologie soustředných čoček byla kombinována se solárními články se dvěma spoji, které měly podstatně lepší výkon než technologie GaAs solární články, které byly v době zahájení mise nejmodernější.
Pole SCARLET generovala 2,5 kilowattů při 1 AU, s menší velikostí a hmotností než konvenční pole.
Iontový motor NSTAR
Ačkoli iontové motory byl vyvinut v NASA od konce 50. let, s výjimkou SERT Mise v 60. letech nebyla tato technologie předvedena za letu na kosmických lodích Spojených států, i když stovky Hallovy motory byly použity na sovětských a ruských kosmických lodích. Tento nedostatek historie výkonu ve vesmíru znamenal, že navzdory potenciálním úsporám hmotnosti pohonné látky byla technologie považována za příliš experimentální na to, aby mohla být použita pro nákladné mise. Kromě toho mohou nepředvídané vedlejší účinky iontového pohonu nějakým způsobem interferovat s typickými vědeckými experimenty, jako jsou pole a měření částic. Proto to bylo primární poslání Deep Space 1 demonstrace, která ukazuje dlouhodobé použití iontového propulzu na vědeckou misi.[7]
The Připravenost na použití solárních technologií NASA (NSTAR) elektrostatický iontový propeler, vyvinutý v NASA Glenn, dosahuje a specifický impuls 1 000–3 000 sekund. To je řádově vyšší hodnota než u tradičních metod vesmírného pohonu, což má za následek hromadnou úsporu přibližně poloviny. To vede k mnohem levnějším nosným raketám. I když motor produkuje jen 92 milinewtonech (0.33 ozF ) tah při maximálním výkonu (2100 W na DS1), plavidlo dosáhlo vysokých rychlostí, protože iontové motory táhly nepřetržitě po dlouhou dobu.[7]
Další kosmická loď, která začala používat motory NSTAR, byla Svítání, se třemi nadbytečnými jednotkami.[8]
Vzdálený agent
Remote Agent (RAX), vzdálený inteligentní samoopravný software vyvinutý v NASA Ames Research Center a Jet Propulsion Laboratory, byl prvním řídicím systémem umělé inteligence, který ovládal kosmickou loď bez lidského dohledu.[9] Vzdálený agent úspěšně prokázal schopnost plánovat aktivity na palubě a správně diagnostikovat a reagovat na simulované poruchy v komponentách kosmické lodi prostřednictvím svého integrovaného prostředí REPL.[10] Autonomní řízení umožní budoucí kosmické lodi operovat na větší vzdálenosti od Země a provádět sofistikovanější vědecké činnosti v hlubokém vesmíru. Komponenty softwaru Remote Agent byly použity k podpoře dalších misí NASA. Hlavními součástmi Vzdáleného agenta byly robustní plánovač (EUROPA), systém provádění plánu (EXEC) a diagnostický systém založený na modelu (Livingstone).[10] EUROPA byla použita jako pozemní plánovač pro Mars Exploration Rovers. EUROPA II byla použita na podporu Phoenix Mars přistávací modul a Mars Science Laboratory. Livingstone2 byl letecky převezen jako experiment na palubě Pozorování Země-1 a na F / A-18 Hornet u NASA Dryden Flight Research Center.
Monitor majáku
Další metodou snižování zátěže DSN je Monitor majáku experiment. Během dlouhých období plavby mise jsou operace kosmických lodí v podstatě pozastaveny. Místo dat vydává plavidlo a nosný signál na předem určené frekvenci. Bez dekódování dat může být nosná detekována mnohem jednoduššími pozemními anténami a přijímači. Pokud kosmická loď detekuje anomálii, změní podle naléhavosti nosnou mezi čtyřmi tóny. Pozemní přijímače poté signalizují operátorům, aby odklonily zdroje DSN. Tím se zabrání tomu, aby kvalifikovaní operátoři a drahý hardware hlídali nezatíženou misi nominálně fungující. Podobný systém se používá na internetu Nové obzory Pluto sonda udržuje nízké náklady během desetileté plavby z Jupiteru do Pluta.
SDST

The Malý transpondér do hlubokého vesmíru (SDST) je kompaktní a lehký radiokomunikační systém. Kromě použití miniaturizovaných komponent je SDST schopen komunikovat přes K.A kapela. Protože toto pásmo má vyšší frekvenci než pásma, která aktuálně využívají mise v hlubokém vesmíru, může být stejné množství dat odesláno menšími zařízeními ve vesmíru i na zemi. Naopak stávající antény DSN mohou rozdělit čas mezi více misí. V době uvedení na trh měla DSN malý počet K.A experimentálně instalované přijímače; K.A operací a misí přibývá.
SDST byl později použit na jiných vesmírných misích, jako je Mars Science Laboratory (Mars rover Zvědavost ).[11]
PEPE
Jakmile je DS1 v cíli, snímá prostředí částic pomocí nástroje PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration). Tento přístroj měřil tok iontů a elektronů jako funkci jejich energie a směru. Složení iontů bylo stanoveno pomocí a hmotnostní spektrometr doby letu.
MICAS
MICAS (miniaturní integrovaná kamera a Spektrometr ) přístroj kombinoval zobrazování viditelného světla s infračervenou a ultrafialovou spektroskopií pro stanovení chemického složení. Všechny kanály sdílejí 10 cm (3,9 palce) dalekohled, který používá a karbid křemíku zrcadlo.
Jak PEPE, tak MICAS byly podobné svými schopnostmi jako větší přístroje nebo sady přístrojů na jiných kosmických lodích. Byly navrženy tak, aby byly menší a vyžadovaly nižší výkon než ty, které byly použity v předchozích misích.
Přehled mise
Deep Space 1 · 9969 Braillovo písmo · Země · 19P / Borrelly
Před spuštěním Deep Space 1 měl navštívit kometu 76P / západ – Kohoutek – Ikemura a asteroid 3352 McAuliffe.[12] Kvůli zpožděnému startu byly cíle změněny na asteroid 9969 Braillovo písmo (v té době zvané 1992 KD) a kometa 107P / Wilson – Harrington.[12] Dosáhlo zhoršeného průletu Braillovým písmem a kvůli problémům se sledováním hvězd byl znovu pověřen létáním kometou 19P / Borrelly, který byl úspěšný.[13] Průlet asteroidů v srpnu 2002 1999 KK1 protože byla zvažována další rozšířená mise, ale nakonec nebyla z důvodu obav o náklady postoupena.[14][15] Během mise, vysoce kvalitní infračervená spektra Mars byly také odebrány.[13][16]
Výsledky a úspěchy

Iontový pohonný motor zpočátku selhal po 4,5 minutách provozu. Nicméně, to bylo později obnoveno k akci a provedeno vynikající. Na začátku mise způsobil materiál vymrštěný během oddělení nosných raket zkrat v těsně rozmístěných mřížkách pro extrakci iontů. Kontaminace byla nakonec odstraněna, protože materiál byl erodován elektrickým obloukem, sublimován odplyňováním nebo jednoduše ponechán unášet se. Toho bylo dosaženo opakovaným restartováním motoru v režimu opravy motoru, obloukem přes zachycený materiál.[17]
Předpokládalo se, že výfuk iontového motoru může interferovat s jinými systémy kosmických lodí, jako jsou rádiová komunikace nebo vědecké přístroje. Detektory PEPE měly sekundární funkci pro monitorování těchto účinků od motoru. Nebylo zjištěno žádné rušení.
Dalším selháním byla ztráta sledovač hvězd. Sledovač hvězd určuje orientaci kosmické lodi porovnáním hvězdného pole s jeho vnitřními mapami. Mise byla uložena, když byla kamera MICAS přeprogramována tak, aby nahradila sledovač hvězd. Přestože je MICAS citlivější, jeho zorné pole je o řád menší, což vytváří větší zátěž zpracování informací. Je ironií, že sledovač hvězd byl běžnou součástí, od které se očekávalo, že bude vysoce spolehlivý.[13]
Bez funkčního sledovače hvězd bylo dočasně pozastaveno tlačení iontů. Ztráta času tahu si vynutila zrušení průletu kolem komety 107P / Wilson – Harrington.
Systém Autonav vyžadoval občasné manuální opravy. Většina problémů byla v identifikaci objektů, které byly příliš slabé nebo byly obtížně identifikovatelné kvůli jasnějším objektům způsobujícím difrakční hroty a odrazy ve fotoaparátu, což způsobilo, že Autonav nesprávně identifikoval cíle.
Systém Remote Agent byl představen se třemi simulovanými poruchami na kosmické lodi a správně zvládl každou událost.
- vadná elektronická jednotka, kterou vzdálený agent opravil opětovnou aktivací jednotky.
- vadný senzor poskytující falešné informace, který Vzdálený agent rozpoznal jako nespolehlivý, a proto jej správně ignoroval.
- propeler řízení polohy (malý motor pro řízení orientace kosmické lodi) uvázl v poloze „vypnuto“, což vzdálený agent detekoval a kompenzoval přepnutím do režimu, který se nespoléhal na tento propeler.
Celkově to představovalo úspěšnou demonstraci plně autonomního plánování, diagnostiky a obnovy.
Přístroj MICAS byl úspěšný v konstrukci, ale ultrafialový kanál selhal kvůli elektrické poruše. Později v misi, po selhání sledovače hvězd, převzal MICAS také tuto povinnost. To způsobilo nepřetržité přerušení jeho vědeckého použití během zbývající mise, včetně setkání komety Borrelly.[18]
Průlet asteroidu 9969 Braillovo písmo byl jen částečný úspěch. Deep Space 1 měl provést průlet rychlostí 56 000 km / h (35 000 mph) pouze 240 m (790 stop) od asteroidu. Kvůli technickým potížím, včetně havárie softwaru krátce před přiblížením, plavidlo místo toho prošlo Braillovým písmem ve vzdálenosti 26 km (16 mi). Toto plus Braillovo písmo je nižší albedo Znamenalo to, že asteroid nebyl dostatečně jasný, aby Autonav mohl zaostřit kameru správným směrem, a fotografování bylo zpožděno téměř o hodinu.[13] Výsledné obrázky byly zklamáním nevýrazné.
Průlet komety Borrelly však měl velký úspěch a vrátil extrémně detailní snímky povrchu komety. Takové snímky měly vyšší rozlišení než jediné předchozí snímky komety - Halleyova kometa, pořízený Giotto kosmická loď. Přístroj PEPE hlásil, že pole komety byla posunuta od jádra. Předpokládá se, že je to způsobeno emisemi trysek, které nebyly rovnoměrně rozloženy po povrchu komety.
Přesto, že kosmická loď neměla štíty na nečistoty, přežila průchod komety neporušený. Zdálo se, že řídké trysky komety nesměřovaly k kosmické lodi. Deep Space 1 poté vstoupil do své druhé rozšířené fáze mise zaměřené na opakované testování hardwarových technologií kosmické lodi. Tato fáze mise byla zaměřena na systémy iontových motorů. Kosmické lodi nakonec došlo hydrazin palivo pro jeho tryskové ovladače polohy. Vysoce účinný iontový propulzér měl kromě hlavního pohonu ještě dostatečné množství pohonné látky k provádění kontroly polohy, což umožnilo pokračování mise.[18]
Koncem října a začátkem listopadu 1999, během fáze setkávání pobřeží s Braillovým písmem, Deep Space 1 pozoroval Mars pomocí svého nástroje MICAS. Přestože se jednalo o velmi vzdálený průlet, přístroj dokázal zachytit několik infračervených spekter planety.[13][16]
Aktuální stav
Deep Space 1 uspěl ve svých primárních a sekundárních cílech a vrátil cenné vědecké údaje a obrázky. Iontové motory DS1 byly vypnuty dne 18. prosince 2001 přibližně v 20:00:00 UTC, což signalizuje konec mise. Palubní komunikace byla nastavena tak, aby zůstala v aktivním režimu pro případ, že by plavidlo bylo v budoucnu potřeba. Pokusy o obnovení kontaktu v březnu 2002 však byly neúspěšné.[18] Zůstává ve sluneční soustavě na oběžné dráze kolem Slunce.[2]
Statistika
- Hmotnost startu: 486 kg (1071 lb)
- Suchá hmotnost: 373 kg (822 lb)
- Palivo: 31 kg (68 lb) hydrazin pro tryskové ovladače polohy; 82 kg (181 lb) z xenon pro iontový motor NSTAR[1]
- Výkon: 2 500 W, z toho 2 100 W pohání iontový motor
- Hlavní dodavatel: Spectrum Astro, později získaný Obecná dynamika, a později prodán Orbital Sciences Corporation
- Nosná raketa: Boeing Delta II 7326
- Místo spuštění: Stanice vzdušných sil Cape Canaveral Space Launch Complex 17A
- Celkové náklady: 149,7 milionů USD
- Náklady na vývoj: 94,8 milionů USD
- Personál:
- Vedoucí projektu: David Lehman
- Vedoucí mise: Philip Varghese
- Hlavní inženýr mise a zástupce vedoucího mise: Marc Rayman
- Vědec projektu: Robert Nelson
Viz také
Reference
- ^ A b C d E F „Průlet hlubokým vesmírem 1 asteroidu“ (PDF) (Press kit). NASA. 26. července 1999. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ A b C d E „Deep Space 1“. Národní datové centrum pro vesmírnou vědu. NASA. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ Siddiqi, Asif A. (2018). Beyond Earth: A Chronicle of Deep Space Exploration, 1958–2016 (PDF). Série historie NASA (2. vydání). NASA. p. 2. ISBN 978-1-62683-042-4. LCCN 2017059404. SP-2018-4041.
- ^ „Pokročilé technologie“. Laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ Bhaskaran, S .; et al. (2000). Autonomní navigační systém Deep Space 1: Analýza po letu. Odborná konference AIAA / AAS Astrodynamika. 14. - 17. srpna 2000. Denver, Colorado. CiteSeerX 10.1.1.457.7850. doi:10.2514/6.2000-3935. AIAA-2000-3935.
- ^ Murphy, David M. (2000). The Scarlet Solar Array: Technology Validation and Flight Results (PDF). Sympozium pro ověření technologie Deep Space 1. 8. – 9. Února 2000. Pasadena, Kalifornie. Archivovány od originál (PDF) dne 15. října 2011.
- ^ A b Rayman, Marc D .; Chadbourne, Pamela A .; Culwell, Jeffery S .; Williams, Steven N. (srpen – listopad 1999). „Mision Design for Deep Space 1: Low-thrust Technology Validation Mission“ (PDF). Acta Astronautica. 45 (4–9): 381–388. Bibcode:1999AcAau..45..381R. doi:10.1016 / S0094-5765 (99) 00157-5. Archivovány od originál (PDF) dne 9. května 2015.
- ^ „Dawn: Spacecraft“. Laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ „Vzdálený agent“. NASA. Archivovány od originál dne 13. dubna 2010. Citováno 22. dubna 2009.
- ^ A b Garret, Ron (14. února 2012). Experiment vzdáleného agenta: Ladění kódu od 60 milionů mil daleko. YouTube.com. Google Tech Talks. Snímky.
- ^ Makovský, André; Ilott, Peter; Taylor, Jim (listopad 2009). „Návrh telekomunikačního systému Mars Science Laboratory“ (PDF). Souhrn designu a výkonu. Laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory. Citovat deník vyžaduje
| deník =
(Pomoc) - ^ A b „Vesmírné mise komety“. SEDS.org. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ A b C d E Rayman, Marc D .; Varghese, Philip (březen – červen 2001). „The Deep Space 1 Extended Mission“ (PDF). Acta Astronautica. 48 (5–12): 693–705. Bibcode:2001AcAau..48..693R. doi:10.1016 / S0094-5765 (01) 00044-3. Archivovány od originál (PDF) dne 9. května 2009.
- ^ Schactman, Noah (18. prosince 2001). „End of the Line for NASA Probe“. Kabelové. Archivovány od originál dne 17. června 2008.
- ^ Rayman, Marc (18. prosince 2001). „Aktualizace mise“. Protokol misí Dr. Marca Raymana. Laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory. Archivovány od originál dne 13. srpna 2009.
- ^ A b „Deep Space 1: Mission Information“. NASA. 29. září 2003. Citováno 20. listopadu 2016.
- ^ Rayman, Marc D .; Varghese, Philip; Lehman, David H .; Livesay, Leslie L. (červenec – listopad 2000). „Výsledky mise pro ověření technologie Deep Space 1“ (PDF). Acta Astronautica. 47 (2–9): 475–487. Bibcode:2000AcAau..47..475R. CiteSeerX 10.1.1.504.9572. doi:10.1016 / S0094-5765 (00) 00087-4. Archivovány od originál (PDF) dne 15. dubna 2012.
- ^ A b C Rayman, Marc D. (2003). „Úspěšný závěr mise Deep Space 1: důležité výsledky bez honosného názvu“ (PDF). Vesmírná technologie. 23 (2): 185–196.
externí odkazy
- Deep Space 1 webová stránka laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory
- Deep Space 1 webová stránka program NASA / New Millennium Program
- Deep Space 1 Encyklopedie Astronautica
- Archiv misí Deep Space 1 v planetárním datovém systému NASA, uzel malých těl