DSCOVR - обсерваторія глибокого космосу
вступ
DSCOVR - це космічний зонд, який має, мабуть, найнезвичнішу історію серед усіх програм і про нього дискутували так само суперечливо. Після багатьох років зберігання воно нарешті розпочнеться на початку 2015 року.
історія
Ел Гор особливо любив цей з Аполлона-17, повної землі (ви можете побачити Антарктику та Африку, Антарктика повністю освітлена, тому що Аполлон-17 відбувся в грудні 1972 року, коли було літо в південній півкулі). Ця картина, яка називається "Блакитний мармур", також є винятком на знімках Аполлона, інакше там ви також бачите половину або три чверті землі.
Місія розпочалась у 1998 році з метою надихати громадськість, а також забезпечити освіту. Метою була недорога місія за участю університетів та студентів для економії коштів. Він повинен був розпочатися до кінця 2000 року, менш ніж через три роки після початку проекту в березні 1998 року. Дуже скоро місія, яка, на думку критиків, мала єдину мету "заставка на 100 мільйонів доларів", була названа "Горесат" (технічно неправильно, тому що це не супутник. Тож "Goreprobe" буде правильнішим.) Первісною метою було лише зробити кольорове зображення землі, яке відповідає телевізору HD.
Але за півтора року NASA почало додавати наукові інструменти для вилучення більшої кількості даних, передаючи виробництво в аутсорсинг, і дешева місія перетворилася на набагато дорожчу. Незабаром було відібрано два прилади для спостереження за Землею та один для спостереження за сонячним вітром, що знайшло застосування на додаток до роботи зі зв'язками з громадськістю. Спочатку старт планувався на загальну вартість 50 мільйонів доларів, включаючи транспорт на місії STS-107 (з додатковою верхньою ступенем). Для розгляду проектів за їх рахунок було залучено Генеральну бухгалтерію (GAO). Тоді NASA заявило, що вартість місії становить 99,4 мільйона доларів. Однак GAO виявив, що багато витрат не враховувались, наприклад, нова середня школа або старт трансферу (який походив з іншого бюджету) і становив 144 - 171 мільйон доларів. Це було втричі вище запланованого. Він вніс три пропозиції:
- Продовжувати місію, як і раніше, але прагнути комерційного старту, щоб заощадити витрати.
- Поверніться до старої концепції, видаливши наукові інструменти. Вони мали глибокий вплив на енергетичний та масовий бюджет.
- місія "Віртуальна триана", яка збирає та обробляє зображення повної Землі, що вже накопичуються від інших місій на порталі, тобто видалення місії.
Зі зміною уряду з Клінтона на республіканського Буша місію спочатку зупинили, а потім скасували. За Буша наукова програма не була головним пріоритетом, тоді як за адміністрації Клінтона програма "Діскавері" була розпочата з багатьма новими космічними зондами. Космічному зонду, наукова корисність якого була сумнівною і яка також була пов’язана з ім’ям демократичного політика, було важко. Крім того, існувала класифікація GAO, яка також не підтримувала зонд у цій формі.
Це почалося навесні 2001 року, коли адміністрація Буша надала будівництву МКС головний пріоритет і скасувала рейси, які не їхали до МКС, щоб якомога швидше завершити станцію. Верхній етап, який називається GUS (гіроскопічний верхній етап, після стабілізації не скручуванням, а швидко обертовими гіроскопами), також відсутній для реалізації. Він ще не розроблений. GAO запропонував встановити Triana на італійському етапі IRIS Для економії коштів Тріана була готова до роботи в листопаді 2001 р. (Вона повинна була розпочатись з STS-107, місія в кінці якої згоріла Колумбія), і в листопаді 2001 р. Вона зберігалася в чистій кімнаті GSFC. У 2003 р. Зонд був перейменований на DSCOVR.
Цікаво, що пропозиція не запускати зонд була дотримана, але "Віртуальна Тирана", портал, який заїкає лише зображення із існуючих супутників (насправді шматочок торта для NASA), також не була створена. У 2009 році веб-сайт (http://triana.gsfc.nasa.gov/) не переходив у автономний режим, але вміст був більше недоступний. У 2011 році він вийшов з мережі.
У 2012 році ВПС шукали шляхи підтримки нової компанії SpaceX. У політичному плані конкуренція у секторі фінансування США повинна бути більшою. NASA розмістило транспортні замовлення на МКС. Це була робота з низьким ризиком, оскільки МКС працює від декількох космічних кораблів, і НАСА платило лише за перевезений вантаж, а не за пуски. Міністерство оборони не хотіло довіряти свої дуже дорогі військові супутники SpaceX, не зазначивши, що ця компанія надійна. Тож шукали місії, які не були критичними для національної безпеки. Вона знайшла корисне навантаження в DSCOVR. Для Falcon Heavy був заброньований демонстраційний політ без корисного навантаження, але перш за все ракета може продемонструвати свої можливості. Для Falcon 9 пригодився зонд, який зараз називають DSCOVR. Бо це не коштувало ВПС грошей. США платили лише за запуск, хоча зонд все ще фінансувався НАСА. Оскільки DSCOVR дуже легкий, Falcon 9 може перемістити космічний корабель на сонячну орбіту без верхньої щаблі. Це заощадило гроші для середньої школи. У грудні 2012 року ВВС США наказали запустити Falcon 9 для DSCOVR.
Отже, ви домовились, і DSCOVR - це космічний зонд, який має трьох "батьків": NASA, яке фінансувало будівництво космічного зонда, NOAA, яке фінансує операцію та "озброєння", та USAF, який оплачує запуск.
Запуск був запланований на 2014 рік, але зсунувся на 2015 рік через затримки SpaceX. NASA заплатило близько 100 мільйонів доларів за те, що зонд був завершений, а зберігання коштувало ще 1 мільйон доларів на рік. Договір міністерства оборони на запуск складає ще 96 мільйонів доларів. Частка NOAA оцінюється на веб-сайті в 105,8 мільйона доларів. космічний зонд зараз принаймні в шість разів дорожчий, ніж планувалося.
У травні 2014 року були перевірені та відкалібровані датчики та прилади, і космічний корабель почав проводити перед запускові випробування, починаючи з випробування ЕМС. У жовтні 2014 року вони були завершені, і DSCOVR був підготовлений до передачі до Космічного центру Кеннеді. Вона прибула туди в грудні 2014 року.
Космічний зонд
Як і більшість нових космічних кораблів, DSCOVR базується на загальній шині, яка потім адаптується до конкретної місії. У даному випадку це автобус космічного корабля SMEX-Lite, який на той час прибув від Swales Aerospace, досить невідомої компанії в космічному бізнесі. Шина дозволяє масу корисного навантаження до 200 кг із загальною злітною масою від 610 до 760 кг. NASA використовувало його для п'яти місій Small Explorer (SMEX) у період з 1992 по 2002 рік. DSCOVR складається з нижньої загальної шини з авіонікою та приводним модулем та верхньої специфічної частини місії, яка також містить сонячні елементи. Ця верхня шина побудована на концепції plug & play. Ви можете "підключити" компоненти, необхідні для поточної місії. Нижня шина важить 215 кг без палива. Цей стандартизований автобус розрахований на мінімальний робочий період 2-3 роки. Первісною місією Тріани було 3 роки.
Космічний зонд тривісний стабілізований, так що прилади завжди суміщені з цілями Земля і Сонце. Він важить 570 кг сухого, плюс 145 кг пального. (750 кг з адаптером до пускової установки). У космосі він має висоту 1,54 м і розмах крил хххх м.
Внизу знаходиться силовий модуль. Він містить 145 кг гідразину, який каталітично розщеплюється. Отриманий гарячий газ використовується для менших і більших змін курсу, а також для розкручування крутильних коліс, які беруть на себе просторове вирівнювання. Запасу палива достатньо для коригування потужності 600 м/с. Цього більш ніж достатньо. Сонячна обсерваторія SOHO, яка збирає дані майже 20 років, має на борту 252 кг гідразину з вилітною вагою 1696 кг і ще не витратила цей запас палива. Однак витрата палива DSCOVR буде вищим, ніж у SOHO, оскільки зонд дуже точно пролітає криві Ліссажу із відповідно більшою кількістю поправок, щоб він завжди бачив землю під певним кутом. Зміна просторового положення та прискорення роблять 10 двигунів, які розкладають гідразин на гарячий газ.
Зв'язок відбувається через плоску антену з високим коефіцієнтом підсилення 1,30 м на стороні зонда, що спрямована на землю. Він використовує передавач з лінією передачі потужністю 5 Вт і може передавати дані зі швидкістю до 140 кбіт/с. (Стара специфікація для Triana: 100-200 кбіт) Телеметрія передається зі швидкістю 2 кбіт/с. Крім того, у верхньому і нижньому кінці зонда є дві всеспрямовані антени, через які завжди можливий контракт радіозв'язку з низькою швидкістю передачі даних.
Дві сонячні батареї забезпечують електроенергією потужністю 600 Вт на початку місії. Сірчано-нікель-кадмієва батарея з 9 елементами забезпечує електроенергією, коли сонячні батареї ще не розгорнуті. Після виходу з землі сонячні елементи фактично отримують електроенергію постійно, якщо зонд не відвернутий від сонця (що не повинно відбуватися в науковій роботі, оскільки антена та прилади, що дивляться на землю, втрачають цілі). Акумулятор може працювати принаймні 21 годину, якщо він повністю заряджений. Автобус споживає 158 Вт електроенергії. Він також постачає до корисного навантаження до 130 Вт електроенергії. З резервами, потужність зонда дорівнює 357 Вт, тому потужність 600 Вт на початку місії більш ніж достатня, навіть якщо вона зменшується через радіаційні пошкодження.
Основний процесор заснований на процесорі Power PC/6000, який зміцнений радіацією з максимальною дозою 1 MRad. Доступні різні рівні продуктивності з піковою продуктивністю принаймні 8-10 MIPS. Він має робочу пам’ять 256 Мбайт і додаткову пам’ять 64 Мбайт, яка використовується лише для виявлення та виправлення помилок у робочій пам’яті. Вбудована пам'ять має ємність 2,6 ГБ. Корисне навантаження підключається через інтерфейс RS-422 (до 1 Мбіт/с), команди та телеметрія через шину MIL-SRTD 1553 з максимальною швидкістю передачі даних 30 кбіт/с. Авіоніка стійкий до випромінювання до 30 крад і може обробляти людей Помилки лову (опір SEU). Без радіозв’язку зонд може працювати автономно протягом 72 годин. Ці дані базуються на оригінальній шині SMEX-Lite, незалежно від того, чи оновлено компоненти DSCOVR, чи ні.
Положення космічного зонда визначається камерами Startracker і змінюється реакційними маховиками. Є 4 штуки. Вам потрібно три, щоб змінити положення в будь-якому просторовому напрямку. Четвертий служить резервом. Зонд можна вирівняти з точністю до 4,5 дугових секунд, а його положення можна розпізнати з точністю до 3,3 дугових секунд. Якщо дивитись на землю, це відповідає похибці 34 або 25 км. Стартові трекери Ball Aerospace Systems використовують каталог з 2000 зірок для визначення положення, фотографуючи небо та порівнюючи зірки на картинці з каталогом. Оскільки камери встановлені постійно, і ви знаєте їх вирівнювання, ви також знаєте, як вирівняно зонд.
Інструменти
На борту DSCOVR є такі інструменти:
- Поліхроматична камера зображення Землі (EPIC): Камера, яка робить фотографії Землі в 10 спектральних каналах
- Плазмаг: набір датчиків і детекторів для контролю міжпланетного магнітного поля та електрично заряджених частинок.
- NISTAR - це прилад, який вимірює загальну опромінення землі під сонячним промінням
| EPIC | 63,2 кг |
| НІСТАР | 23,5 кг |
| ПЛАЗМАГ |
Єдиним інструментом формування зображень є камера EPIC. Він був розроблений SIO (Інститут океанографії Скриппса) при USCD (Каліфорнійський університет у Сан-Дієго) і побудований Локхідом-Мартіном. Прилад складається з телескопа Cassegrain з фільтруючим колесом та CCD-детектора з підключеною електронікою. Перевага позиції спостереження полягає в тому, що прилад може покрити всю поверхню землі протягом однієї доби, і це з постійними кутами відбиття від 165 до 178 градусів.
Десять фільтрів збільшують наукову користь, оскільки вони мають такі довжини хвиль:
| 317 | 1 | Виявлення озону |
| 325 | 1 | Виявлення озону |
| 340 | 3 | Виявлення озону, аерозолі, відбиття |
| 388 | 3 | Аерозолі, відбиття, рослинність, зображення RGB |
| 443 | 3 | Аерозолі, відбиття, рослинність, зображення RGB |
| 552 | 3 | Аерозолі, відбиття, рослинність, зображення RGB, індекс площі листя, смуга O2B |
| 680 | 2 | Аерозолі, відбиття |
| 688 | 0,8 | Висота хмари смуги O2-B, висота аерозолів |
| 764 | 1 | Висота хмари смуги O2-B |
| 788 | 2 | Аерозолі, відбиття, рослинність, індекс площі листя, посилання на смугу O2B |
Книги автора про космічні зонди
Довгий час у мене була лише одна книга про космічні зонди: два космічні зонди Марса 2011 року, Фобос Грунт і Наукова лабораторія Марса. Поки російський космічний зонд зараз відпочиває на дні Тихого океану, Curiosity отримав лише місію. Книга містить інформацію про історію проекту, технічну структуру зондів та їх експерименти, заплановану місію та цілі. Місія Curiosity задокументована до моменту посадки (Sol 10). Для початківців корисні розділи, в яких викладаються попередні дослідження Марса, пояснюється, як працюють прилади, а також пояснюється питання, наскільки ймовірним є життя на Марсі.