Derin Uzay 1 -Deep Space 1

Derin Uzay 1
Derin Uzay 1 temiz (PIA04242).png
Derin Uzay 1'in sanatçı konsepti
Görev türü teknoloji göstericisi
Şebeke NASA  / JPL
COSPAR kimliği 1998-061A
SATCAT numarası 25508
İnternet sitesi http://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-1-ds1/
Görev süresi Final: 3 yıl, 1 ay, 24 gün
uzay aracı özellikleri
Üretici firma Yörünge Bilimleri Şirketi
kitle başlatmak 486 kg (1.071 lb)
Kuru kütle 373 kg (822 lb)
Boyutlar 2,1 × 11,8 × 2,5 m (6,9 × 38,6 × 8,2 ft)
Güç 2.500 watt
Görevin başlangıcı
Lansman tarihi 24 Ekim 1998, 12:08  UTC ( 1998-10-24UTC12:08 )
Roket Delta II 7326
Siteyi başlat Cape Canaveral SLC-17A
Görevin sonu
İmha etmek hizmet dışı
devre dışı 18 Aralık 2001, 20:00  UTC ( 2001-12-18UTC21 )
9969 Braille Flyby
En yakın yaklaşım 29 Temmuz 1999, 04:46 UTC
Mesafe 26 km (16 mil)
Arasında Flyby 19P / Borrelly
En yakın yaklaşım 22 Eylül 2001, 22:29:33 UTC
Mesafe 2.171 km (1.349 mil)
Derin Uzay 1 - ds1logo.png
DS1 görev logosu  

Deep Space 1 ( DS1 )bir asteroit ve bir kuyruklu yıldız tarafından uçanbir NASA teknolojisi gösteri uzay aracıydı . Gelişmiş teknolojileri test etmeye adanmış Yeni Binyıl Programının bir parçasıydı.

24 Ekim 1998'de fırlatılan Deep Space 1 uzay aracı , birincil bilim hedefi olan asteroid 9969 Braille'in yanından geçti . Görev, 19P/Borrelly kuyruklu yıldızı ile karşılaşmayı ve daha ileri mühendislik testlerini içerecek şekilde iki kez genişletildi . İlk aşamalarındaki ve yıldız izleyicisiyle ilgili sorunlar, görev yapılandırmasında tekrarlanan değişikliklere yol açtı. Asteroitin yanından geçişi yalnızca kısmi bir başarı olsa da, kuyruklu yıldızla karşılaşma değerli bilgiler elde etti. Gemideki on iki teknolojiden üçünün, görevin devam etmesi için taşıyıcı roketten ayrıldıktan birkaç dakika sonra çalışması gerekiyordu.

Deep Space serisi, Ocak 1999'da Mars Polar Lander'a bindirilerek başlatılan ve Mars'ın yüzeyine çarpması amaçlanan Deep Space 2 sondaları tarafından devam ettirildi (temas kopmuş ve görev başarısız olsa da). Deep Space 1 , geleneksel kimyasal roketler yerine iyon tahrikini kullanan ilk NASA uzay aracıydı .

teknolojiler

Deep Space 1'in amacı, gelecekteki görevler için teknoloji geliştirme ve doğrulamaydı; 12 teknoloji test edildi:

  1. Güneş Enerjili Tahrik
  2. Güneş Yoğunlaştırıcı Dizileri
  3. Çok Fonksiyonlu Yapı
  4. Minyatür Entegre Kamera ve Görüntüleme Spektrometresi
  5. İyon ve Elektron Spektrometresi
  6. Küçük Derin Uzay Transponderi
  7. Ka-Band Katı Hal Güç Amplifikatörü
  8. Beacon Monitor İşlemleri
  9. Otonom Uzak Aracı
  10. Düşük Güç Elektroniği
  11. Güç Çalıştırma ve Anahtarlama Modülü
  12. Otonom Navigasyon

otomatik gezinme

NASA'nın Jet Propulsion Laboratory tarafından geliştirilen Autonav sistemi, bilinen parlak asteroitlerin görüntülerini alıyor . İç Güneş Sistemindeki asteroitler, diğer cisimlere göre fark edilir, tahmin edilebilir bir hızla hareket eder. Böylece bir uzay aracı, bu tür zaman ölçeklerinde sabit görünen yıldız arka planı boyunca bu tür asteroitleri izleyerek göreli konumunu belirleyebilir. İki veya daha fazla asteroit, uzay aracının konumunu üçgenleştirmesine izin verir; zaman içinde iki veya daha fazla konum, uzay aracının yörüngesini belirlemesine izin verir. Mevcut uzay aracı, NASA Derin Uzay Ağı (DSN) vericileri ile etkileşimleri tarafından izlenir , aslında ters bir GPS . Bununla birlikte, DSN izleme, birçok yetenekli operatör gerektirir ve DSN, bir iletişim ağı olarak kullanılması nedeniyle aşırı yüklenir. Autonav kullanımı, görev maliyetini ve DSN taleplerini azaltır.

Autonav sistemi, uzay aracına göre cisimlerin konumunu izleyerek ters yönde de kullanılabilir. Bu, bilimsel araçlar için hedefler elde etmek için kullanılır. Uzay aracı, hedefin kaba konumu ile programlanmıştır. Autonav, ilk çekimden sonra, uzay aracının tutum kontrolüne bile komuta ederek konuyu çerçeve içinde tutar. Autonav'ı kullanacak bir sonraki uzay aracı Deep Impact idi .

SCARLET konsantre güneş enerjisi dizisi

Görev için birincil güç, güneş ışığını güneş pillerine yoğunlaştırmak için silikondan yapılmış doğrusal Fresnel lensleri kullanan Refraktif Lineer Element Teknolojisine (SCARLET) sahip Güneş Yoğunlaştırıcı Dizisi olan yeni bir güneş dizisi teknolojisi tarafından üretildi . ABLE Engineering, yoğunlaştırıcı teknolojisini geliştirdi ve Fresnel optiklerini sağlayan Entech Inc ve NASA Glenn Araştırma Merkezi ile birlikte DS1 için güneş dizisini oluşturdu . Etkinliğe Balistik Füze Savunma Teşkilatı sponsor oldu. Konsantre lens teknolojisi, görevin başlatıldığı sırada son teknoloji olan GaAs güneş pillerinden önemli ölçüde daha iyi performansa sahip olan çift bağlantılı güneş pilleri ile birleştirildi .

SCARLET dizileri, geleneksel dizilerden daha az boyut ve ağırlıkla 1 AU'da 2,5 kilovat üretti.

NSTAR iyon motoru

Ana madde: NASA Güneş Teknolojisi Uygulama Hazırlığı

Her ne kadar iyon motorları hariç olmak üzere, 1950'lerin sonlarında beri NASA'da geliştirilen SERT 1960'larda misyonlar yüzlerce rağmen, teknoloji, Amerika Birleşik Devletleri uzay aracı üzerinde uçuş gösterilmiştir olmasaydı Hall etkisi motorları Sovyet ve kullanılan olmuştu Rus uzay aracı. Uzayda bir performans geçmişinin olmaması, itici kütledeki potansiyel tasarruflara rağmen, teknolojinin yüksek maliyetli görevler için kullanılamayacak kadar deneysel olduğu anlamına geliyordu. Ayrıca, iyon tahrikinin öngörülemeyen yan etkileri, alanlar ve parçacık ölçümleri gibi tipik bilimsel deneylere bir şekilde müdahale edebilir. Bu nedenle, bir iyon iticisinin bilimsel bir görevde uzun süreli kullanımını göstermek , Deep Space 1 gösteriminin birincil göreviydi.

NASA Güneş Teknoloji Uygulama Hazırlık (Nstar) elektrostatik iyon itici NASA Glenn geliştirilen, bir başarır belirli dürtüyü 1000-3000 saniye. Bu, geleneksel uzay tahrik yöntemlerinden daha yüksek bir büyüklük sırasıdır ve yaklaşık yarı yarıya bir kütle tasarrufu sağlar. Bu, çok daha ucuz fırlatma araçlarına yol açar. Motor maksimum güçte ( DS1'de 2.100 W) yalnızca 92 millinewton (0.33  oz f ) itme gücü üretse de , iyon motorları uzun süreler boyunca sürekli olarak itildiği için araç yüksek hızlara ulaştı.

Nstar motorlarını kullanmaya sonraki uzay aracı oldu Dawn üç yedekli birimlerle.

Elektrikli Tahrik Araştırma Binasındaki Yüksek Vakum Tankına 1 numaralı iyon motorunu kuran teknisyenler, 1959
Tamamen monte edilmiş Deep Space 1
Deep Space 1 deneysel güneş enerjili iyon tahrik motoru

Uzak Temsilci

NASA'nın Ames Araştırma Merkezi ve Jet Propulsion Laboratuvarı'nda geliştirilen uzaktan akıllı kendi kendini onarma yazılımı olan Remote Agent (RAX), insan denetimi olmadan bir uzay aracını kontrol eden ilk yapay zeka kontrol sistemiydi. Remote Agent, yerleşik REPL ortamı aracılığıyla, yerleşik etkinlikleri planlama ve uzay aracı bileşenlerinde simüle edilmiş hataları doğru şekilde teşhis etme ve bunlara yanıt verme yeteneğini başarıyla gösterdi. Özerk kontrol, gelecekteki uzay araçlarının Dünya'dan daha uzak mesafelerde çalışmasını ve derin uzayda daha karmaşık bilim toplama faaliyetleri yürütmesini sağlayacaktır. Remote Agent yazılımının bileşenleri, diğer NASA görevlerini desteklemek için kullanılmıştır. Remote Agent'ın ana bileşenleri sağlam bir planlayıcı (EUROPA), bir plan yürütme sistemi (EXEC) ve model tabanlı bir tanı sistemi (Livingstone) idi. EUROPA, Mars Keşif Gezicileri için yer tabanlı bir planlayıcı olarak kullanıldı . EUROPA II, Phoenix Mars iniş aracını ve Mars Bilim Laboratuvarı'nı desteklemek için kullanıldı . Livingstone2, NASA'nın Dryden Uçuş Araştırma Merkezi'nde Earth Observing-1 ve bir F/A-18 Hornet üzerinde bir deney olarak uçtu .

İşaret Monitörü

DSN yüklerini azaltmak için başka bir yöntem de Beacon Monitor deneyidir. Görevin uzun seyir süreleri boyunca, uzay aracı operasyonları esasen askıya alınır. Araç, veri yerine önceden belirlenmiş bir frekansta bir taşıyıcı sinyal yayar . Veri kod çözme olmadan, taşıyıcı çok daha basit yer antenleri ve alıcıları tarafından tespit edilebilir. Uzay aracı bir anormallik tespit ederse, aciliyete bağlı olarak taşıyıcıyı dört ton arasında değiştirir. Yer alıcıları daha sonra operatörlere DSN kaynaklarını yönlendirmeleri için sinyal gönderir. Bu, yetenekli operatörlerin ve pahalı donanımların nominal olarak çalışan yüksüz bir göreve bakıcılık yapmasını engeller. Benzer bir sistem, Jüpiter'den Pluto'ya olan on yıllık yolculuğu sırasında maliyetleri düşük tutmak için New Horizons Pluto sondasında kullanıldı .

SDST

Küçük Bir Derin Uzay Transponderi

Küçük Deep Space Transponder (SDST) kompakt ve hafif telsiz-haberleşme sistemidir. Kenara minyatür bileşenleri kullanarak, SDST üzerinden iletişim kapasitesine sahip olan K bir bant . Bu bandın frekansı şu anda derin uzay görevlerinde kullanılan bantlardan daha yüksek olduğu için, uzayda ve yerde daha küçük ekipman tarafından aynı miktarda veri gönderilebilir. Tersine, mevcut DSN antenleri, zamanı daha fazla görev arasında bölebilir. Lansman sırasında, DSN'de deneysel olarak kurulmuş az sayıda K a alıcısı vardı ; K a operasyonları ve görevleri artıyor.

SDST daha sonra Mars Bilim Laboratuvarı (Mars gezgini Merakı ) gibi diğer uzay görevlerinde kullanıldı .

PEPE

Bir hedefe ulaştığında, DS1, PEPE (Plazma Experiment for Planetary Exploration) cihazı ile partikül ortamını algılar. Bu alet, iyonların ve elektronların akışını, enerjilerinin ve yönlerinin bir fonksiyonu olarak ölçtü. İyonların bileşimi, bir uçuş süresi kütle spektrometresi kullanılarak belirlendi .

MICAS

MICAS (Minyatür Entegre Kamera ve Spektrometre ) cihazı, kimyasal bileşimi belirlemek için görünür ışık görüntülemeyi kızılötesi ve ultraviyole spektroskopisi ile birleştirdi. Tüm kanallar, silikon karbür ayna kullanan 10 cm'lik (3,9 inç) bir teleskopu paylaşır .

Hem PEPE hem de MICAS, diğer uzay gemilerindeki daha büyük araçlara veya araç takımlarına yetenekler açısından benzerdi. Daha küçük olacak ve önceki görevlerde kullanılanlardan daha düşük güç gerektirecek şekilde tasarlandılar.

Göreve genel bakış

DS1'in Cape Canaveral SLC-17A'dan Delta II ile fırlatılması
DS1- Animasyon bireyin Aralık 2003 ile 31 24 Ekim 1998 den yörünge
  Derin Uzay 1  ·   9969 Braille  ·   Dünya  ·   19P/Borrelly

Lansmandan önce Deep Space 1 , 76P/West–Kohoutek–Ikemura kuyruklu yıldızını ve 3352 McAuliffe asteroitini ziyaret etmeyi amaçlıyordu . Gecikmeli fırlatma nedeniyle, hedefler asteroit 9969 Braille (o zamanlar 1992 KD olarak adlandırılırdı) ve kuyruklu yıldız 107P/Wilson-Harrington olarak değiştirildi . Bozuk bir Braille uçuşu gerçekleştirdi ve yıldız izleyici ile ilgili sorunlar nedeniyle , başarılı olan 19P/Borrelly kuyruklu yıldızı tarafından uçmak üzere yeniden görevlendirildi . Ağustos 2002'de asteroit 1999 KK 1'in başka bir genişletilmiş görev olarak geçişi düşünüldü, ancak sonuçta maliyet endişeleri nedeniyle ilerleme sağlanamadı. Görev sırasında, Mars'ın yüksek kaliteli kızılötesi spektrumları da alındı.

Sonuçlar ve başarılar

Deep Space-1, Hale Teleskobu'ndan 3,7 milyon km (2,3 milyon mi) mesafeden görüldüğü gibi

İyon tahrik motoru başlangıçta 4,5 dakikalık çalışmadan sonra arızalandı. Ancak daha sonra tekrar faaliyete geçirildi ve mükemmel bir performans sergiledi. Görevin başlarında, fırlatma aracının ayrılması sırasında çıkan malzeme, yakın aralıklı iyon çıkarma ızgaralarının kısa devreye girmesine neden oldu. Malzeme elektrik arkıyla aşındığı, gaz çıkışıyla süblimleştiği veya basitçe sürüklenmesine izin verildiği için kirlenme sonunda temizlendi. Bu, motorun bir motor onarım modunda tekrar tekrar çalıştırılmasıyla, sıkışan malzeme üzerinde ark oluşturarak başarıldı.

İyon motoru egzozunun, radyo iletişimi veya bilim araçları gibi diğer uzay aracı sistemlerine müdahale edebileceği düşünülüyordu. PEPE dedektörlerinin, motordan bu tür etkileri izlemek için ikincil bir işlevi vardı. İticiden gelen iyon akışı, PEPE'nin yaklaşık 20 eV'nin altındaki iyonları gözlemlemesini engellemesine rağmen hiçbir girişim bulunmadı.

Başka bir başarısızlık, yıldız izleyicinin kaybıydı . Yıldız izleyici, yıldız alanını dahili çizelgeleriyle karşılaştırarak uzay aracı yönünü belirler. MICAS kamerası yıldız izleyicinin yerini alacak şekilde yeniden programlandığında görev kurtarıldı. MICAS daha hassas olmasına rağmen, görüş alanı çok daha küçüktür ve daha büyük bir bilgi işleme yükü oluşturur. İronik olarak, yıldız izleyici son derece güvenilir olması beklenen, kullanıma hazır bir bileşendi.

Çalışan bir yıldız izleyici olmadan, iyon itme işlemi geçici olarak askıya alındı. İtki süresinin kaybı, 107P/Wilson-Harrington kuyruklu yıldızının yanından geçen bir uçuşun iptalini zorunlu kıldı .

Autonav sistemi ara sıra manuel düzeltmeler gerektiriyordu. Çoğu sorun, Autonav'ın hedefleri yanlış tanımlamasına neden olarak kırınım artışlarına ve kamerada yansımalara neden olan daha parlak nesneler nedeniyle çok loş olan veya tanımlanması zor olan nesnelerin tanımlanmasındaydı.

Remote Agent sistemi, uzay aracında simüle edilmiş üç arıza ile sunuldu ve her olayı doğru bir şekilde ele aldı.

  1. Remote Agent'ın üniteyi yeniden etkinleştirerek düzelttiği arızalı bir elektronik ünite.
  2. Remote Agent'ın güvenilmez olarak algıladığı ve bu nedenle doğru şekilde göz ardı ettiği yanlış bilgi sağlayan başarısız bir sensör.
  3. "kapalı" konumda sıkışmış bir tutum kontrol iticisi (uzay aracının yönünü kontrol etmek için küçük bir motor), Remote Agent'ın algıladığı ve o iticiye dayanmayan bir moda geçerek telafi ettiği.

Genel olarak bu, tamamen özerk planlama, teşhis ve iyileşmenin başarılı bir gösterimini oluşturdu.

MICAS cihazı bir tasarım başarısıydı, ancak ultraviyole kanalı bir elektrik arızası nedeniyle başarısız oldu. Görevin ilerleyen saatlerinde, yıldız izleyici arızasından sonra MICAS bu görevi de üstlendi. Bu, Comet Borrelly karşılaşması da dahil olmak üzere kalan görev sırasında bilimsel kullanımında sürekli kesintilere neden oldu.

DS1 tarafından görüntülendiği gibi 9969 Braille
Comet 19P/Borrelly, DS1'in en yakın yaklaşımından sadece 160 saniye önce görüntülendi

Asteroit 9969 Braille'in geçişi yalnızca kısmi bir başarıydı. Deep Space 1 , asteroitten yalnızca 240 m (790 ft) uzaklıkta 56.000 km/sa (35.000 mph) hızla geçiş yapacaktı. Yaklaşmadan kısa bir süre önce bir yazılım kazası da dahil olmak üzere teknik zorluklar nedeniyle, araç bunun yerine Braille'i 26 km (16 mil) mesafeden geçti. Bu artı Braille'in alt albedo , asteroid Autonav doğru yönde kamerayı odaklanmak için parlak yeterli değildi ve resim çekimi neredeyse bir saat gecikmeli olarak anlamına geliyordu. Ortaya çıkan resimler hayal kırıklığı yaratacak kadar belirsizdi.

Ancak, Borrelly Kuyruklu Yıldızı'nın yanından geçişi büyük bir başarıydı ve kuyruklu yıldızın yüzeyinin son derece ayrıntılı görüntülerini geri getirdi. Bu tür görüntüler , Giotto uzay aracı tarafından çekilen Halley Kuyruklu Yıldızı adlı bir kuyruklu yıldızın önceki fotoğraflarından daha yüksek çözünürlükteydi . PEPE cihazı, kuyruklu yıldızın güneş rüzgarı etkileşiminin çekirdekten dengelendiğini bildirdi. Bunun kuyruklu yıldızın yüzeyine eşit olarak dağılmayan jetlerin emisyonundan kaynaklandığına inanılıyor.

Enkaz kalkanları olmamasına rağmen, uzay aracı kuyruklu yıldız geçişini sağlam bir şekilde atlattı. Bir kez daha seyrek kuyruklu yıldız jetleri uzay aracını işaret etmiyor gibiydi. Deep Space 1 daha sonra uzay aracının donanım teknolojilerini yeniden test etmeye odaklanan ikinci genişletilmiş görev aşamasına girdi. Bu görev aşamasının odak noktası iyon motor sistemleriydi. Uzay aracının sonunda , tutum kontrol iticileri için hidrazin yakıtı tükendi . Yüksek verimli iyon itici, ana tahrike ek olarak tutum kontrolünü gerçekleştirmek için yeterli miktarda iticiye sahipti ve böylece görevin devam etmesine izin verdi.

Ekim sonu ve Kasım 1999'un başlarında, uzay aracının Braille sonrası kıyı aşaması sırasında, Deep Space 1 , MICAS cihazıyla Mars'ı gözlemledi. Bu çok uzak bir uçuş olmasına rağmen, alet gezegenin çoklu kızılötesi spektrumlarını almayı başardı.

Şu anki durum

Deep Space 1 , birincil ve ikincil hedeflerinde başarılı oldu ve değerli bilim verilerini ve görüntülerini geri getirdi. DS1'in iyon motorları, 18 Aralık 2001'de yaklaşık 20:00:00 UTC'de kapatıldı ve görevin sona erdiğinin sinyalini verdi. Gemide iletişim, gelecekte gemiye ihtiyaç duyulması durumunda aktif modda kalacak şekilde ayarlandı. Ancak, Mart 2002'de yeniden temas kurma girişimleri başarısız oldu. Güneş'in yörüngesinde, Güneş Sistemi içinde kalır.

İstatistik

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar