| Název |
Start |
M.označ. |
Hmotnost |
Popis |
| Deep Space 1 |
24.10.1998 |
1998-061A |
489,5 kg |
- sonda k asteroidu (testování nových technologií) |
[ Popis letu | Popis sondy | Obrázky
| Home Page sondy v NASA
]
Popis
letu
Sonda Deep Space 1 odstartovala z Cape
Canaveral (LC 17A) 24.10.1998 ve 12:08 UT (14:08 SELČ). Nosičem byla
raketa Delta 7326,
jedna z menších raket řady Delta.
Tato raketa byla vybrána na základě okamžité dostupnosti a nízké ceny,
ale přesto její dopravní kapacita přesahovala hmotnost sondy Deep Space
1. To umožnilo vyslat na této raketě ještě družici SEDSAT-1
(Students for the Exploration and Development of Space), kterou postavili
studenti Alabamské univerzity v Huntsville ve spolupráci s Marshall Space
Flight Center a Johnson Space Center. Obsahuje komerčně vyráběnou kameru
doplněnou několika filtry a bude pořizovat snímky zemského povrchu (z oběžné
dráhy ve výšce 800 kilometrů s rozlišením dvě stě metrů). Ty budou dostupné
také prostřednictvím Internetu. Mikrosatelit poslouží i radioamatérům jako
analogový i digitální retlanslátor. Podrobnější informace najdete na adrese
http://www.seds.org/sedsat/.
Začátek letu byl úspěšný a sonda se po startu
dostala na plánovanou meziplanetární dráhu. První pokus o zapojení revolučního
iontového motoru dne 10.11.1998 byl však neúspěšný. Motor hořel jen 4,5
minuty a pak se samovolně vypnul. Také několik dalších pokusů o restart
motoru ještě téhož dne bylo neúspěšných. V následujících dnech specialisté
z JPL zahájili rozbor situace a hledání řešení. Správná funkce iontového
motoru je zcela nezbytná pro setkání s asteroidem 1992 KD.
O den později, 11.11.1998, dokonce přešla sonda do bezpečnostního módu,
když řídicí systém sondy zjistil problémy s autonomním navigačním systémem.
Řídicímu středisku se však podařilo sondu oživit a v pátek 13.11.1998 přešla
opět do normálního režimu.
Iontový motor byl znovu zapnut až 24.11.1998 ve 20:53
UT. Po celou noc běžel v módu nízkého tahu. Poté byl přepnut na vyšší tah a
funguoval k plné spokojenosti pracovníků řídicího střediska. Na delší dobu byl
vypnut až po více než dvou týdnech dne 08.12.1998. Za tu dobu naběhal více než
200 hodin kontinuálního tahu. Ověření tedy proběhlo úspěšně a motor byl připraven
k dalším manévrům.
Primární mise DS1 trvala do září 1999. To byl dostatečný čas pro prověření
funkce všech přístrojů za nejrůznějších podmínek. Primární mise vyvrcholila
29.07.1999 průletem kolem asteroidu 1992 KD (9969 - Braille) ve vzdálenosti
kolem 15 km. Během tohoto přiblížení pořídila sonda snímky povrchu planetky
(z větší vzdálenosti), provedla měření základních fyzikální vlastností jako
je mineralogické složení, tvar, rozměr, jasnost a povrchové útvary a změřila
také změny slunečního větru způsobené jeho interakcí s planetkou. Primární mise
oficiálně skončila 18.09.1999.
Pak
však byl znovu dlouhodobě zapojen iontový motor a sonda byla nasměrována ke
kometě Borrelly. Během letu se sice vyskytlo několik závad, které způsobily
i dočasnou ztrátu orientace sondy, všechny závady však byly překonány a 22.09.2001
sonda úspěšně proletěla kolem jádra komety 19P/Borrelly relativní rychlostí
16.5 km/s ve vzdálenosti přibližně 2200 km. Sonda průlet kómou komety přežila
a v průběhu průletu byly pořízeny snímky 10 km dlouhého jádra komety s maximálním
rozlišením asi 45 m. Tím byla ukončena i rozšířená mise sondy.
Následovaly ještě další zkoušky iontového motoru. Do listopadu 2001
(tedy během tří let - cca 1100 dní) odpracoval iontový motor na palubě sondy
celkem 640 dní stálého tahu (přes 15000 hodin), spotřeboval přitom méně než
70 kg xenonu a sondu celkově urychlil o 4.2 km/s (4200 m/s). To odpovídá specifickému
impulsu Isp kolem 26000 Ns/kg. Maximální zrychlení však bylo jen 0.23 mm/s2
(0.00023 m/s2).
Popis sondy
Deep Space 1 byla první mise z programu NASA
New Millenium a testovala 12 nových technologií a přístrojů. Sondu vybavila
JPL a firma Spectrum
Astro. Sonda DS1 poprvé použila iontový pohon jako hlavní hnací jednotku,
k čemuž potřebovala vysoce účinné solární články. DS1 také poprvé odzkoušela
samostatný navigační systém, který umožní navádět sondu k asteroidům a dalším
vesmírným objektům bez větších zásahů ze Země.
Konkrétně se jednalo o těchto 12 technologií :
Solar
Electric Propulsion
Iontový motor, který byl použit u DS1, měl 10x větší specifický impuls
(poměr tahu k množství použitého paliva) než chemický motor. Motor používá
dutou katodu k produkci elektronů. Ty se sráží s atomy Xe a ionizují je. Ionty
Xe+ jsou urychlovány napětím 1280 V a emitovány 30cm tryskou. Oddělený svazek
elektronů je vstřikován do proudu iontů a vytváří neutrální proud plazmatu.
Při příkonu 2,3 kW bylo dosaženo tahu 92 mN. Při minimálním možném příkonu
500 W byl tah 20 mN. Specifický impuls Isp klesal z 30000 Ns/kg při maximálním
tahu k 18000 Ns/kg při minimálním tahu. Celkově byl motor schopen sondu v
průběhu mise urychlit až o 4,2 km/s a spotřeboval přitom méně než 70 kg xenonu
(při 15000 hodinách běhu, celkovém Isp kolem 26000 Ns/kg, průměrném tahu přes
30 mN a průměrném zrychlení kolem 0.1 mm/s2).- Solar Concentrator Arrays
Vzledem k velkému množství elektrické energie, kterou spotřebovává
iontový motor, musela mít sonda DS1 výkonné sluneční panely. Zde použitá technologie
SCARLET využívá cylindrické křemíkové Fresnelovy čočky k soustředění slunečního
záření na články vyrobené z GaInP2/GaAs/Ge. Dvě pole slunečních panelů jsou
schopny dodat energii 2,6 kW ve vzdálenosti 1 AU od Slunce.
- Autonomous Navigation
Tento systém umožnil sondě určit její polohu ve Sluneční soustavě
stejně tak jako její další dráhu bez pomoci řídicího střediska na Zemi. Sonda
pořídila fotografie asteroidu a srovnáním s hvězdami na pozadí určila svoji
polohu a pomocí pohonného systému provedla potřebnou změnu dráhy. To mělo
vést k ušetření času pozemní sítě Deep Space Network (DSN), která se sondami
komunikovala. Bylo možno většinu času věnovat přenosu vědeckých dat a ne dat
potřebných k navigaci.
- Miniature Integrated Camera Spectrometer
MICAS je zařízení vážící pouhých 12 kg, které v sobě obsahuje 2
detektory pracující ve viditelném světle na vlnových délkách 500-1000 nm,
jeden infračervený spektrometr pracující v pásu 1200-2400 nm a dosahující
spektrálního rozlišení 12 nm a jeden ultrafialový spektrometr pracující
mezi 80 a 185 nm se spektrálním rozlišením 2,1 nm. Detektory pracující
ve viditelném světle mají matrici o rozměru 1024x1024 px, resp. 256x256
px. Všechny přístroje se dělí o dalekohled o průměru 10 cm.
Ion
and Electron Spectromete
Další lehký multifunkční "balíček" vážící 6 kg slouží
ke zjišťování 3D rozložení plazmatu. Přístroj bude měřit energetické spektrum
elektronů a iontů v intervalu energií 5 eV - 35 keV s rozlišením 5% a také
hmotnosti iontů v intervalu 1-135 amu. Jedním z úkolů tohoto přístoje je
i studium vlivu iontového motoru na samotnou sondu.- Small Deep Space Transponder
Toto zařízení kombinuje mnoho oddělených funkcí jiných sond (povelový
přijímač, telemetrii, radiomaják) do jedné jednotky s hmotností menší než
1/2 hmotnosti, která by byla potřeba bez použití nové technologie. Celková
hmotnost této jednotky je cca 3 kg.
- Ka-Band Solid State Amplifier
K přenesení většího množství dat či k nižší spotřebě energie při
vysílání dat se inženýři snaží používat vyšší rádiové frekvence. Sonda
DS1 bude pro vysílání používat tzv. pásma Ka, jehož frekvence je 4x vyšší
než frekvence v současnosti používaného pásma X. Pro příjem v pásmu Ka
byla upravena i jedna z antén sítě DSN.
- Beacon Monitor Operations
Tento systém bude monitorovat stav jednotlivých zařízení na palubě
sondy a sám bude rozhodovat o tom, jak urgentní je zásah pozemské kontroly.
Odpadne tak odesílání velkého množství dat o stavu sondy a přístojů, ze
kterých dosud pozemní kontrola zjišťovala jejich stav.
- Autonomous Remote Agent
Jakýsi softwarový "zástupce" pozemního týmu na palubě
sondy, který bude samostatně rozhodovat o jednotlivých činnostech, které
bude sonda provádět. Předpokládá se, že bude schopen vyřešit samostatně
řešit problémy s vyjímkou těch vyjímečných.
- Low Power Electronics
Ke snížení spotřeby energie budou použita zařízení pracující při
velmi nízkém napětím a s nízkým příkonem.
- Power Activation and Switching Module
PASM je elektronický přepínač napájení elektroniky. Obsahuje dva
redundantní bloky pro spínaní čtyř obvodů. Umožňuje napájení nejen přepínat,
ale i měřit (napětí a proud) a podle potřeby proud i omezovat.
- Multifunctional Structure
Jde o konstrukci, která v sobě kombinuje nosné prvky, elektroniku
i termoregulační systém.
Ačkoliv se na této sondě zkoušely nové technologie, zbývající část byla složena
z úsporných a odzkoušených přístrojů. Například počítač Deep space 1 měl stejný
základ jako počítač, který byl použit u Mars Pathfinderu.
Sonda byla složena z hliníkového rámu, na kterém byly tři přístroje (Miniature
Seeker Technology Integration - MSTI) vyrobené ve Spectrum
Astro, což byl hlavní průmyslový partner pro Deep Space 1. Většina přístrojů
byla připojena přes vnější sběrnici, takže jejich výměna během testů a integrace
byla jednoduchá. Celková hmotnost sondy byla 489,5 kg včetně 28 kg hydrazinu
a 81,5 kg xenonu.
Aktualizováno : 28.04.2002
[ Obsah | Nepilotované
kosmické lety | Home
Page sondy v NASA ]
Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.
(originál je na https://mek.kosmo.cz/sondy/usa/ds1/index.htm)
