ЦУБАМЭ (спутниковый)
TSUBAME — микроспутник, разработанный Токийским технологическим институтом и Токийским научным университетом по студенческой концепции в 2004 году. [1] Спутник был разработан для демонстрации новых технологий быстрого управления ориентацией, наблюдения всплесков гамма-излучения и наблюдения Земли. [2] Название ЦУБАМЭ в переводе с японского означает «быстрый» и было выбрано как из-за экспериментальной системы управления ориентацией, так и для вызова другой обсерватории гамма-излучения, миссии Swift Gamma-Ray Burst Mission . [3] который был запущен вскоре после публикации первой концепции дизайна TSUBAME в 2004 году. [4]
ЦУБАМЭ был запущен вместе с четырьмя другими спутниками с космодрома «Ясный» на ракете «Днепр» 6 ноября 2014 года. [5] Он был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км . Через неделю после запуска сообщалось о проблемах с оборудованием связи, а связь со спутником была потеряна после трех месяцев попыток восстановления. [1]
Цели
[ редактировать ]Миссия TSUBAME включала в себя как инженерные, так и научные цели. Главными инженерными задачами были успешная демонстрация новых компактных гироскопов управляющего момента для быстрого изменения положения космического корабля и демонстрация компактной оптической камеры с разрешением 14 метров. В дополнение к этим инженерным целям миссия также включала в себя в первую очередь научную задачу по наблюдению эфемерных явлений высокой энергии, таких как гамма-всплески , с использованием поляриметрии жестких рентгеновских лучей . [6] [7] Ранние концепции миссии также включали по управлению формированием троса . эксперименты [6] но эта цель, похоже, была исключена из окончательного проекта.
История
[ редактировать ]Лаборатория космических систем Матунаги в Токийском технологическом институте до TSUBAME запустила несколько спутников, разработанных студентами, в том числе CUTE-1 в 2003 году, CUTE-1.7 + APD в 2006 году и CUTE-1.7 + APD II в 2007 году. [6] Первые концепции проекта миссии TSUBAME были представлены на студенческом конкурсе проектов спутников в 2004 году, где они выиграли Гран-при. [8] TSUBAME был одним из четырех небольших спутников, запущенных совместно с ASNARO 1 . Миссия стартовала с космодрома «Ясный» ракетой «Днепр» 6 ноября 2014 года. [5] Он был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 500 км . [1]
Первоначально предполагалось, что миссия ЦУБАМЭ продлится один год. Первые результаты этапа проверки, на котором активируется оборудование и проверяются жизненно важные функции, были положительными, но через неделю после запуска проблемы с приемником радиочастотных команд (в диапазоне FM-вещания наблюдались ). Позже возникли проблемы со скоростью вращения спутника, S-диапазона связью , приемником GPS, а также напряжением и температурой аккумулятора. Примерно через три месяца после запуска вся связь была потеряна из-за отказа приемопередатчика непрерывного излучения . Последующий анализ связи со спутником и лабораторное воспроизведение показали, что окончательная потеря контакта и некоторые другие проблемы были вызваны неисправностью преобразователя постоянного тока . В ходе анализа отказов было выявлено несколько других проблем и недостатков конструкции. [1]
Описание
[ редактировать ]Спутниковая шина представляла собой прямоугольную призму размером 45 × 45 × 56 см (1,48 × 1,48 × 1,84 фута), собранную из внутренней конструкции из металлических панелей, снаружи покрытых полимерной решеткой, армированной углеродным волокном . Масса космического корабля составляла примерно 49 кг (108 фунтов). [7]
Миниатюрные гироскопы управляющего момента, продемонстрированные в TSUBAME, имели вращающийся маховик, приводимый в движение синхронным двигателем , и один шаговый двигатель , который управлял подвесом . Эти гироскопы управления моментом были расположены в виде пирамиды. Маховики имели диаметр 7,35 см и весили 1 кг. Помимо гироскопов управления моментом, магниторкер . для ориентации использовался также [3] Для навигации и определения ориентации использовался ряд датчиков, включая шесть датчиков Солнца , трехнаправленный магнитометр , три MEMS-гироскопа и два звездных трекера . Программируемая пользователем вентильная матрица содержала программное обеспечение для систем определения ориентации и управления. [9]
У ЦУБАМЭ было несколько систем связи, позволяющих справиться с ограничениями радиооборудования, доступного на земле. Подобно другим спутникам, разработанным лабораторией космических систем Токийского технологического института, TSUBAME имел приемник FM-диапазона и сверхвысокочастотный передатчик, который мог связываться с наземной станцией университета. Передатчик УВЧ вещал непрерывно после развертывания, чтобы радиолюбители могли помочь в отслеживании спутника. Объем данных, который должен был выдать TSUBAME (порядка десятков мегабайт), не мог быть быстро передан радиопередатчиком, поэтому был включен дополнительный приемопередатчик S-диапазона , хотя антенна S-диапазона не была сразу установлена. доступен вузу; Была надежда, что Технологический университет Фукуи разрешит использование 10-метровой параболической антенны после запуска. Было обнаружено, что плохая конструкция антенн на TSUBAME является вероятной причиной многих отказов, произошедших на орбите. Первые замеченные проблемы со связью были связаны с помехи от радиоволн, отраженных от солнечных батарей. Последующие сбои были связаны с выходом из строя преобразователя постоянного тока, питающего системы связи. [1]
Инструменты
[ редактировать ]Для основной научной задачи измерения поляризации гамма-всплесков потребовалось два прибора. Широкоугольные мониторы всплесков (WBM) использовались для обнаружения и локализации событий, чтобы космический корабль можно было направить в правильном направлении, а комптоновский поляриметр с жестким рентгеновским излучением (HXCP) был разработан для проведения наблюдений после правильной ориентации. [10] На ЦУБАМЭ было пять подразделений WBM в разных местах. Каждый WBM представлял собой плитку на основе йодида цезия сцинтиллятора . Когда увеличение скорости счета фиксировалось одним или несколькими сцинтилляторами, главный процессор определял направление, инициировал системы управления спутником. [3] HXCP может измерять поляризацию фотонов от 30 до 200 кэВ. Он состоял из пластин пластикового сцинтиллятора для рассеяния падающих фотонов, фотоумножителей и второго сцинтиллятора на основе йодида цезия, используемого в качестве поглотителя. Каждая плитка сцинтиллятора была прикреплена к лавинному фотодиоду , который преобразует фотоны в электрический сигнал. Чтобы снизить фоновый шум, HXCP был окружен металлической композитной защитой, а совпадения между двумя мерцающими материалами можно было сравнивать и обрабатывать бортовыми компьютерами. [10] Оптическая камера была разработана Токийским научным университетом. Он имел разрешение 14 метров на пиксель и мог снимать до пяти изображений в секунду. [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Яцу, Ёичи; Мацусита, Масанори; Тавара, Кёсуке; Кога, Кимура, Синъити; «Чему нас научил 50-килограммовый спутник «Цубамэ» » . Digital Commons- Университет штата Юта , дата обращения 19 августа 2019 г.
- ^ Кребс, Гюнтер. «Цубаме» . space.skyrocket.de . Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Цубамэ – Космические корабли и спутники» . Космический полет 101 . Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ «Спутник наблюдения за гамма-всплесками жесткой рентгеновской поляризации TSUBAME» www.hp.phys.titech.ac.jp ( на японском языке), 6 ноября 2014 г.. Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «НАСА — NSSDCA — Космический корабль — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с Наисида, Дзюнъити; Цубуку, Ёсихиро (6 мая 2007 г.). «Демонстрационный спутник технологий Токио Тек «Цубамэ» » (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2021 г. Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Цубаме — Каталог eoPortal — Спутниковые миссии» . каталог.eoportal.org . Проверено 19 августа 2019 г.
- ^ «Конкурс дизайна спутников — 12-й конкурс дизайна спутников» . www.satcon.jp (на японском языке)
- ^ Хао, Тин; Матунага, Сабуро (март 2016 г.). «Новый подход к управлению скользящим режимом для быстрого маневрирования с использованием гироскопов управляющего момента». Журнал аэрокосмической техники . 29 (2): 06015001. doi : 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000537 .
- ^ Jump up to: а б Тоидзуми, Т.; Эномото, Т.; Яцу, Ю.; Накамори, Т.; Каваи, Н.; Ишизака, К.; Мута, А.; Моришита, Х.; Акияма, К.; Киса, Н.; Инагава, С.; Кавакубо, М.; Нисида, Дж.; Мизунума, С.; Мацунага, С.; Катаока, Дж. (январь 2011 г.). «Разработка малого спутника «Цубамэ» ». Физика E: Низкоразмерные системы и наноструктуры . 43 (3): 685–688. Бибкод : 2011PhyE...43..685T . дои : 10.1016/j.physe.2010.07.029 .
