DSCOVR - Observator climatic în spațiul profund
introducere
DSCOVR este o sondă spațială care are probabil cea mai neobișnuită istorie a tuturor programelor și a fost discutată la fel de controversat. După mulți ani de stocare, va începe în sfârșit la începutul anului 2015.
poveste
Cu toate acestea, lui Al Gore i-a plăcut în mod deosebit această înregistrare de la Apollo 17, întregul pământ (puteți vedea Antarctica și Africa, Antarctica este complet iluminată, deoarece Apollo 17 a avut loc în decembrie 1972, când era vară în emisfera sudică). Această imagine, numită „Marmură albastră”, este, de asemenea, o excepție în imaginile Apollo, altfel vedeți de obicei și jumătate sau trei sferturi din pământ.
Misiunea a început în 1998 cu scopul de a inspira publicul, precum și de a oferi educație. Scopul a fost o misiune ieftină cu participarea universităților și studenților pentru a economisi costuri. Trebuia să înceapă înainte de sfârșitul anului 2000, la mai puțin de trei ani de la începerea proiectului în martie 1998. Foarte curând misiunea, care, potrivit criticilor, avea doar un singur scop de a economisi un ecran de 100 de milioane de dolari, a fost numită „Goresat” (din punct de vedere tehnic). greșit, deoarece nu este un satelit. „Goreprobe” ar fi mai corect.) Scopul inițial a fost de a realiza o imagine color a pământului care să corespundă televiziunii HD.
Dar, în decurs de un an și jumătate, NASA a început să adauge instrumente științifice pentru a extrage mai multe date, externalizând producția către industrie, iar misiunea ieftină s-a transformat într-una mult mai scumpă. În curând au fost selectate două instrumente pentru observarea pământului și unul pentru observarea vântului solar și astfel s-a găsit o utilizare în plus față de activitatea de relații publice. Începutul a fost inițial planificat pentru un cost total de 50 de milioane de dolari, inclusiv transportul în misiunea STS-107 (cu o etapă superioară suplimentară). Biroul General de Contabilitate (GAO) a fost chemat să analizeze proiectele pe cheltuiala lor. La acea vreme, NASA a declarat costurile misiunii de 99,4 milioane de dolari. GAO a constatat, totuși, că nu au fost luate în considerare multe costuri, cum ar fi un nou liceu sau lansarea navetei (care provenea de la un buget diferit) și a ajuns la o sumă de 144 până la 171 milioane de dolari. A fost de trei ori mai mare decât era planificat. A făcut trei sugestii:
- Pentru a continua misiunea ca și până acum, dar vizați un început comercial pentru a economisi costuri.
- Reveniți la vechiul concept eliminând instrumentele științifice. Au avut efecte profunde asupra bugetului de energie și masă.
- o misiune „Virtual Triana”, care colectează și prelucrează într-un portal imaginile întregului pământ acumulate deja din alte misiuni, adică Anularea misiunii.
Odată cu schimbarea guvernului de la Clinton la Bush republican, misiunea a fost mai întâi oprită și apoi anulată. Sub Bush, programul științific nu era o prioritate majoră, în timp ce sub administrația Clinton, programul Discovery a fost început cu multe noi sonde spațiale. O sondă spațială a cărei utilitate științifică era îndoielnică și care era legată de numele unui politician democratic a avut dificultăți. În plus, a existat clasificarea GAO, care, de asemenea, nu a aprobat sondajul în această formă.
A început în primăvara anului 2001, când administrația Bush a acordat prioritate maximă construcției ISS și a anulat zborurile de transfer care nu mergeau către ISS pentru a finaliza stația cât mai repede posibil. Etapa superioară numită GUS (Gyroscopic Upper Stage, după stabilizare nu prin răsucire, ci prin rotire rapidă a giroscopilor) a lipsit și pentru implementare. Nu fusese încă dezvoltată. GAO a sugerat instalarea Triana pe etapa IRIS italiană Pentru a economisi costurile, Triana era gata să plece în noiembrie 2001 (trebuia să înceapă cu STS-107, misiunea la sfârșitul căreia Columbia a ars) și a fost depozitată într-o cameră curată a GSFC în noiembrie 2001. În 2003, sonda a fost redenumită DSCOVR.
Interesant este că a fost urmată sugestia de a nu porni sonda, dar nici „Tirana virtuală”, un portal care bâlbâie doar imagini de la sateliții existenți (de fapt o bucată de tort pentru NASA) nu a fost nici configurat. În 2009, site-ul (http://triana.gsfc.nasa.gov/) nu a intrat offline, dar conținutul nu mai era accesibil. În 2011 a ieșit offline.
În 2012, Forțele Aeriene au căutat modalități de a sprijini noua companie SpaceX. Din punct de vedere politic, ar trebui să existe o mai mare concurență în sectorul de finanțare din SUA. NASA a plasat comenzi de transport către ISS. Aceasta a fost o slujbă cu risc scăzut, deoarece ISS este alimentat de mai multe nave spațiale, iar NASA a plătit doar pentru marfa transportată, nu pentru lansări. DoD nu a vrut să încredințeze sateliților săi militari foarte scumpi SpaceX fără ca această companie să arate cât de fiabil este. Așa că s-a căutat misiuni care nu erau critice pentru securitatea națională. Ea a găsit o sarcină utilă în DSCOVR. Pentru Falcon Heavy a fost rezervat un zbor demonstrativ fără sarcină utilă, dar mai presus de toate racheta își poate demonstra capacitățile. Pentru Falcon 9, sonda spațială stocată, numită acum DSCOVR, a venit la momentul potrivit. Pentru că nu a costat Air Force niciun ban. USAF ar plăti doar pentru lansare, deși sonda a fost încă finanțată de NASA. Deoarece DSCOVR este foarte ușor, Falcon 9 poate muta nava spațială pe orbita solară fără un stadiu superior. Asta a economisit banii pentru un liceu. În decembrie 2012, USAF a comandat lansarea unui Falcon 9 pentru DSCOVR.
Așadar, ați ajuns la un acord și DSCOVR este o sondă spațială care are trei „părinți”: NASA, care a finanțat construcția sondei spațiale, NOAA, care finanțează operațiunea și „armamentul”, și USAF, care plătește lansarea.
Lansarea a fost planificată pentru 2014, dar a scăzut până în 2015 din cauza întârzierilor SpaceX. NASA a plătit în jur de 100 de milioane de dolari pentru finalizarea sondei, iar stocarea a costat încă un milion de dolari pe an. Contractul DoD pentru lansare este de încă 96 de milioane de dolari. Miza NOAA este estimată pe site-ul web la 105,8 milioane de dolari. sonda spațială este acum de cel puțin șase ori mai scumpă decât era planificată.
În mai 2014, senzorii și instrumentele au fost verificate și calibrate, iar nava spațială a început să efectueze teste de pre-lansare, începând cu testul EMC. În octombrie 2014, acestea au fost finalizate și DSCOVR a fost pregătit pentru transferul la Centrul Spațial Kennedy. A ajuns acolo în decembrie 2014.
Sonda spațială
La fel ca majoritatea navelor spațiale noi, DSCOVR se bazează pe un autobuz general, care este apoi adaptat misiunii specifice. În acest caz, este autobuzul navei spațiale SMEX-Lite, care la acea vreme venea de la Swales Aerospace, o companie destul de necunoscută în domeniul spațial. Autobuzul permite o masă de încărcare utilă de până la 200 kg cu o masă totală la decolare de 610-760 kg. NASA l-a folosit pentru cinci misiuni Small Explorer (SMEX) între 1992 și 2002. DSCOVR constă dintr-un autobuz general inferior cu avionica și modulul de acționare și partea superioară specifică misiunii, care conține și celulele solare. Acest autobuz superior este construit pe conceptul plug & play. Puteți „conecta” componentele de care aveți nevoie pentru misiunea curentă. Autobuzul inferior cântărește 215 kg fără combustibil. Acest autobuz standardizat este proiectat pentru o perioadă de lucru minimă de 2-3 ani. Misiunea inițială a lui Triana a fost de 3 ani.
Sonda spațială este stabilizată pe trei axe, astfel încât instrumentele să fie întotdeauna aliniate cu țintele Pământ și Soare. Cântărește 570 kg uscat, plus 145 kg de combustibil. (750 kg cu adaptor la lansator). Are 1,54 m înălțime în spațiu și are o anvergură a aripilor de xxxx m.
În partea de jos este modulul de propulsie. Conține 145 kg de hidrazină, care este divizată catalitic. Gazul fierbinte rezultat este utilizat pentru schimbări de curs mai mici și mai mari, dar și pentru derularea roților răsucite, care preiau alinierea spațială. Alimentarea cu combustibil este suficientă pentru o capacitate de corecție de 600 m/s. Asta este mai mult decât suficient. Observatorul solar SOHO, care colectează date de aproape 20 de ani, are la bord 252 kg de hidrazină cu o greutate la decolare de 1696 kg și nu a consumat încă această sursă de combustibil. Cu toate acestea, consumul de combustibil al DSCOVR va fi mai mare decât în cazul SOHO, deoarece sonda zboară curbele Lissajous foarte strâns, în mod corespunzător cu mai multe corecții, astfel încât să vadă întotdeauna pământul dintr-un anumit unghi. Schimbarea poziției spațiale și accelerația fac 10 motoare care descompun hidrazina în gaz fierbinte.
Comunicarea are loc printr-o antenă planară cu câștig mare de 1,30 m înălțime pe partea orientată spre pământ a sondei. Folosește un transmițător cu o linie de transmisie de 5 wați și poate trimite date de până la 140 kbit/s. (Vechi specificații pentru Triana: 100-200 kbit) Telemetria este transmisă cu 2 kbit/s. În plus, există două antene omnidirecționale la capătul superior și inferior al sondei prin care este întotdeauna posibil un contract radio cu o rată de date scăzută.
Două rețele solare furnizează energie electrică cu o putere de 600 de wați la începutul misiunii. O baterie sulf-nichel-cadmiu cu 9 celule furnizează energie electrică atunci când matrițele solare nu sunt încă desfășurate. După părăsirea pământului, celulele solare primesc de fapt electricitate permanentă, cu excepția cazului în care sonda este îndepărtată de soare (ceea ce nu ar trebui să se întâmple în funcționare științifică, de atunci antena și instrumentele care privesc pământul își pierd țintele). Bateria poate funcționa cel puțin 21 de ore când este complet încărcată. Autobuzul consumă 158 wați de energie electrică. De asemenea, furnizează până la 130 de wați de energie electrică sarcinii utile. Cu rezerve, puterea necesară a sondei este de 357 de wați, deci puterea de 600 de wați la începutul misiunii este mai mult decât suficientă chiar dacă este redusă de daunele cauzate de radiații.
Procesorul principal se bazează pe procesorul Power PC/6000, care este întărit cu radiații cu o doză maximă de 1 MRad. Sunt disponibile diferite niveluri de performanță cu performanțe maxime de cel puțin 8-10 MIPS. Are o memorie de lucru de 256 Mbytes și o memorie suplimentară de 64 Mbytes care este utilizată doar pentru a detecta și corecta erorile din memoria de lucru. Memoria încorporată are o capacitate de 2,6 GB. Sarcina utilă este conectată printr-o interfață RS-422 (până la 1 Mbit/s), comenzile și telemetria prin magistrala MIL-SRTD 1553 cu rate de date maxime de 30 kbit/s. Avionicul este tolerant la radiații până la 30 krad și poate gestiona persoane fizice Prind erori (rezistență SEU). Fără contact radio, sonda poate funcționa autonom timp de 72 de ore. Aceste date se bazează pe magistrala SMEX-Lite originală, indiferent dacă DSCOVR are componente reînnoite sau nu, este deschis.
Poziția sondei spațiale este determinată de camerele Startracker și modificată de volanele de reacție. Există 4 piese. Ai nevoie de trei pentru a schimba poziția în orice direcție spațială. Al patrulea servește drept rezervă. Sonda poate fi aliniată cu o precizie de 4,5 secunde de arc și poziția sa poate fi recunoscută cu o precizie de 3,3 secunde de arc. Când privim pământul, aceasta corespunde unei incertitudini de 34 sau 25 km. Track trackers-urile Ball Aerospace Systems folosesc un catalog de 2000 de stele pentru a determina poziția, făcând fotografii ale cerului și comparând stelele din imagine cu catalogul. Deoarece camerele sunt montate permanent și știți alinierea lor, știți și cum este aliniată sonda.
Instrumentele
DSCOVR are la bord următoarele instrumente:
- Camera de imagistică policromatică a pământului (EPIC): o cameră care face fotografii ale pământului în 10 canale spectrale
- Plasmag: O suită de senzori și detectoare pentru monitorizarea câmpului magnetic interplanetar și a particulelor încărcate electric.
- NISTAR este un instrument care măsoară iradierea totală a pământului la soare
| EPIC | 63,2 kg |
| NISTAR | 23,5 kg |
| PLASMAG |
Singurul instrument de imagine este camera EPIC. A fost dezvoltat de SIO (Scripps Institution of Oceanography) la USCD (Universitatea California din San Diego) și construit de Lockheed-Martin. Instrumentul constă dintr-un telescop Cassegrain cu o roată de filtrare și un detector CCD cu electronica conectată. Avantajul poziției de observare este că instrumentul poate acoperi întreaga suprafață a pământului în decurs de o zi și aceasta cu unghiuri constante de reflexie de 165 până la 178 de grade.
Cele zece filtre cresc beneficiul științific deoarece se află la următoarele lungimi de undă:
| 317 | 1 | Detectarea ozonului |
| 325 | 1 | Detectarea ozonului |
| 340 | 3 | Detectarea ozonului, aerosoli, reflexie |
| 388 | 3 | Aerosoli, reflexie, vegetație, imagini RGB |
| 443 | 3 | Aerosoli, reflexie, vegetație, imagini RGB |
| 552 | 3 | Aerosoli, reflexie, vegetație, imagini RGB, indicele zonei frunzelor, banda O2B |
| 680 | 2 | Aerosoli, reflexie |
| 688 | 0,8 | Înălțimea norilor benzii O2-B, înălțimea aerosolilor |
| 764 | 1 | Înălțimea norilor benzii O2-B |
| 788 | 2 | Aerosoli, reflexie, vegetație, indicele zonei frunzelor, referință a benzii O2B |
Cărți ale autorului pe sonde spațiale
De mult timp am avut o singură carte despre sondele spațiale: cele două sonde spațiale Marte din 2011, Phobos Grunt și Laboratorul științific Mars. În timp ce sonda spațială rusă se odihnește acum pe fundul Pacificului, Curiosity a primit doar misiunea. Cartea oferă informații despre istoricul proiectului, structura tehnică a sondelor și experimentele lor, misiunea și obiectivele planificate. Misiunea Curiozității este documentată până după aterizare (Sol 10). Începătorii beneficiază de capitole care prezintă cercetările anterioare de pe Marte, explică modul în care funcționează instrumentele, dar explică, de asemenea, cât de probabilă este viața pe Marte.