Демонстратор технологий Pathfinder
Тип миссии | Демонстрация технологий |
---|---|
Оператор | НАСА |
Продолжительность миссии | 90 дней (планируется) |
Свойства космического корабля | |
Космический корабль | ПТД-1 → ПТД-5 |
Тип космического корабля | 6U КубСат |
Автобус | Тывак |
Производитель | Исследовательский центр Эймса и Исследовательский центр Гленна |
Стартовая масса | 11 кг (24 фунта) [ 1 ] |
Размеры | 30×20×10 см |
Власть | 65 Вт |
Начало миссии | |
Дата запуска | 24 января 2021 г. (ПТД-1) [ 2 ] |
Ракета | Сокол 9 |
Запуск сайта | ККАФС , |
Подрядчик | SpaceX |
Орбитальные параметры | |
Справочная система | Геоцентрическая орбита |
Режим | Низкая околоземная орбита |
Высота | Солнечно-синхронная орбита |
Проект НАСА Pathfinder Technology Demonstrator ( PTD ) представляет собой серию технических демонстраций технологий на борту серии наноспутников , известных как CubeSats , обеспечивающих значительное улучшение характеристик этих универсальных космических аппаратов. Каждая из пяти запланированных миссий PTD состоит из 6-блочного (6U) CubeSat с расширяемыми солнечными батареями. [ 3 ]
Ожидается, что летная квалификация и демонстрация этих технологий на борту миссий PTD принесут пользу будущим правительственным и коммерческим миссиям. К ним относятся двигательные установки и подсистемы, которые стабилизируют и наводят космический корабль с высокой точностью, чтобы использовать лазерную систему связи, способную обеспечить высокоскоростную широкополосную связь.
Первую миссию, PTD-1, планировалось запустить в декабре 2020 года на ракете Falcon 9 с мыса Канаверал в рамках миссии ELaNa 35. [ 4 ] запущен 24 января 2021 года и продемонстрировал систему топлива на водной основе HYDROS-C. PTD-3 был запущен 25 мая 2022 года на борту космического корабля SpaceX Transporter-5 и продемонстрировал систему инфракрасной связи TBIRD. [ 5 ]
Обзор
[ редактировать ]Проект Pathfinder Technology Demonstrator (PTD) возглавляет Исследовательский центр Эймса НАСА в Калифорнии НАСА в сотрудничестве с Исследовательским центром Гленна в Огайо . Проект PTD управляется и финансируется Программой технологий малых космических аппаратов НАСА (SSTP) в рамках Управления космических технологий. Общая цель — проверить физику ключевых новых технологий, чтобы усовершенствовать малые космические корабли и сделать их способными достигать новых пунктов назначения и работать в новых условиях. [ 6 ] [ 7 ] Эти технологии будут испытаны на низкой околоземной орбите для потенциального будущего применения на небольших космических кораблях, работающих на околоземной орбите или в глубоком космосе. [ 7 ] Технологии, продемонстрированные в ходе полетов PTD, могут быть применимы и масштабируемы для более крупных космических кораблей. [ 7 ]
В рамках проекта планируется запустить пять орбитальных миссий CubeSat 6U под кодами от PTD-1 до PTD-5 с интервалом в 6 месяцев, при этом в каждом полете будут оцениваться различные технологии. [ 8 ] Срок службы каждой миссии будет составлять 90 дней после выхода на низкую околоземную орбиту . [ 6 ] Каждый космический корабль будет включать в себя различные испытательные полезные нагрузки, такие как двигательные установки для удержания орбитальной станции, маневрирования и межпланетного транзита, лазерную широкополосную связь или высокоточные системы ориентации (ориентации) для стабилизации космического корабля и наведения назначенных инструментов с высокой точностью. [ 6 ] [ 7 ]
Технология на стадии оценки
[ редактировать ]Примерами новых систем, подлежащих испытаниям, являются электрораспылительный двигатель, водная двигательная установка и очень точная система ориентации . [ 6 ]
- BET-100 μN — это коллоидный двигатель , изготовленный Бусеком , который успешно использовался в рамках миссии ESA LISA Pathfinder в 2016 году. [ 9 ] Для каждого двигателя требуется менее 6 Вт мощности.
- Система определения и контроля ориентации (ADCS) использует систему Hyper-XACT ADCS компании Blue Canyon. В комплект входит звездный трекер , 3-4 реактивных колеса , три динамометрических стержня , магнитометр , инерциальный измерительный блок и до четырех датчиков Солнца .
- HYDROS — это гибридная химико-электрическая технология, обеспечивающая движение с использованием воды. Он использует электролизную ячейку для разделения водного топлива на газообразные водород и кислород, которые хранятся под давлением в отдельных резервуарах для сжигания в сопле двигателя. Эту двигательную установку разрабатывает компания Tethers Unlimited, Inc.
- Двигатель MPS-130 компании Aerojet Rocketdyne использует новое ионное жидкое топливо, называемое нитратом гидроксиламмония (NH 3 OHNO 3 ). Это смесь топлива и окислителя, также известная как AF-M315E, которая примерно на 50% более эффективна, чем традиционный гидразин , и нетоксична. [ 6 ] Aerojet Rocketdyne испытала этот двигатель и топливо в ходе миссии Green Propellant Infusion Mission . [ 10 ] запущен на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy 25 июня 2019 года в рамках испытательной миссии под названием Space Test Program 2 .
- Проект PTD также оценит коммерческую сеть связи Globalstar на предмет недорогой космической связи для отправки команд космическим кораблям на низкой околоземной орбите. Каждый из пяти запланированных космических кораблей будет оснащен дуплексным модемом Globalstar GSP-1720. [ 7 ] [ 11 ]
ПТД-1
[ редактировать ]12 февраля 2016 года был опубликован запрос предложений (RFP) NNA16574335R на поставку космического корабля CubeSat высотой 6U, отвечающего критериям космических полетов , который будет эксплуатироваться НАСА в рамках проекта Pathfinder Technology Demonstrator (PTD) для размещения технологических подсистем , далее именуемых полезная нагрузка. Один полет запланирован для двигательной установки малой тяги с возможностью четырех последующих демонстраций технологий. Последующие миссии могут включать в себя полезную нагрузку, такую как двигательные установки с большей тягой, или полезную нагрузку, такую как оптическая связь или высокоточные системы определения ориентации и управления. Дата ответа на запрос предложений: 4 апреля 2016 г. [ 6 ]
В настоящее время космический корабль ПТД-1 находится в стадии разработки и изготовления. На нем будет продемонстрирована двигательная установка с топливом на водной основе, полученным электролизом воды . Находясь на орбите, система разделяет бортовую воду на водородное и кислородное топливо, пропуская через воду электрический ток. Запуск PTD-1 запланирован на декабрь 2020 года в рамках совместной миссии ELaNa 35 на борту ракеты Falcon 9 . [ 4 ] [ нужно обновить ]
PTD-1 запущен 24 января 2021 года в рамках миссии SpaceX Transporter-1 .
HYDROS Испытание силовой установки
[ редактировать ]
HYDROS — это гибридная химико-электрическая технология, обеспечивающая движение с использованием воды. Он использует электролизную ячейку для разделения водного топлива на газообразные водород и кислород, которые хранятся под давлением в отдельных резервуарах. Затем система сжигает смесь водорода и кислорода в простом сопле двигателя, обеспечивая силу до 1 Ньютона и удельный импульс 258 секунд. Эту двигательную установку разрабатывает компания Tethers Unlimited, Inc.
В чистой воде на отрицательно заряженном катоде восстановления с электронами (е происходит реакция − ) от катода передается катионам водорода с образованием газообразного водорода. Полуреакция , уравновешенная кислотой:
- Восстановление на катоде: 2 H + ( Водный раствор ) + 2e − → H 2 ( газ )
На положительно заряженном аноде происходит реакция окисления , в результате которой образуется газообразный кислород и отдаются электроны на анод для замыкания цепи:
- Окисление на аноде: 2 H 2 O ( жидкость ) → O 2 ( газ ) + 4 H + ( водный раствор ) + 4e −
- Общая реакция: 2 H 2 O ( жидкость ) → 2 H 2 ( газ ) + O 2 ( газ )
Двигательная установка использует электричество, вырабатываемое солнечными батареями, для питания миниатюрного электролиза воды. В ходе демонстрации будут проверены характеристики двигательной установки посредством запрограммированных изменений скорости и высоты космического корабля.
ПТД-2
[ редактировать ]PTD-2 — это демонстрационная миссия технологии CubeSat размером 6U, призванная продемонстрировать улучшенную систему определения и управления ориентацией, разработанную в рамках программы «Переломный момент» . Конструкция HyperXACT обеспечит пятикратное повышение надежности и возможности управления многими современными системами при сохранении форм-фактора 1/2 U. [ 12 ]
![]() | Этот раздел необходимо обновить . ( октябрь 2023 г. ) |
ПТД-3
[ редактировать ]PTD-3, кубсат высотой 6U, запущенный 25 мая 2022 года в рамках миссии SpaceX Transporter-5 , включает в себя TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) испытание лазерной связи высотой 3U . [ 13 ] [ 14 ] TBIRD будет отправлять данные со скоростью 200 Гбит/с с НОО на наземные станции. [ 15 ] К декабрю 2022 года TBIRD продемонстрировала передачу данных со скоростью 100 Гбит/с с 300-мильной орбиты на Землю и планирует протестировать 200–1000 Гбит/с. [ 16 ] 28 апреля 2023 года была достигнута пропускная способность 200 гигабит в секунду (Гбит/с). [ 17 ]
ПТД-4
[ редактировать ]Кубсат высотой 6U для демонстрации легкой интегрированной солнечной батареи и антенны ( LISA-T ), очень мощной, малогабаритной развертываемой солнечной батареи со встроенной антенной. LISA-T разрабатывается Центром космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама. LISA-T предлагает меньшую массу и хранимый объем, а также большую мощность на единицу массы по сравнению с существующей технологией солнечных батарей. По состоянию на декабрь 2023 года дата запуска не установлена. Наноспутник будет запущен вместе с PTD-R в рамках миссии SpaceX Transporter-11 с базы космических сил Ванденберг . [ 18 ] [ 3 ] [ 19 ]
См. также
[ редактировать ]- Cislunar Explorers — еще один космический корабль, использующий электролиз воды для производства топлива.
- World Is Not Enough — двигательная установка космического корабля, использующая воду, собранную на месте.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Демонстратор технологий Pathfinder: Демонстрация новых технологий CubeSat на низкой околоземной орбите» (PDF) . НАСА.gov . НАСА. 23 апреля 2018 года . Проверено 10 октября 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «График запуска» . Космический полет сейчас. 8 октября 2020 г. Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «Демонстратор технологий Pathfinder (PTD) — НАСА» . Проверено 18 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Предстоящий запуск ElaNa CubeSat» . НАСА. 10 августа 2020 г. Проверено 10 октября 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Демонстратор технологий Pathfinder (PTD) — НАСА» . Проверено 19 февраля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Демонстратор технологий Pathfinder, Конференция по малым спутникам 2016» . НАСА. 20–22 апреля 2016 г. Проверено 10 октября 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б с д и Демонстратор технологий НАСА Pathfinder Элвуд Ф. Агасид, Роджер К. Хантер, Кристофер Э. Бейкер, Джон Марми, Дэрин Форман. Джон Хэнсон, Мирабель Хилл, Конференция по малым спутникам 2017, SSC17-III-02
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Демонстратор двигательных технологий . Демонстрация новых технологий CubeSat на низкой околоземной орбите; Сервер технических отчетов НАСА; Марми, Джон; Мартинес, Андрес; Петро, Андрей; 8 августа 2015 г.; Идентификатор документа: 20150016065
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Рови, Дж. «Движение и энергия: электрическое движение (обзор за 2009 год)» (PDF) . Aerospace America, декабрь 2009 г., стр. 44. Архивировано из оригинала (PDF) 8 декабря 2015 года . Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ Мохон, Ли (2013). «Демонстрационные миссии технологий: Миссия по введению зеленого топлива (GPIM)» . НАСА . Проверено 27 февраля 2014 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Демонстратор технологий Pathfinder: тестирование и результаты GlobalStar. (PDF) Ванесса Курода, руководитель подсистемы связи, 20–22 апреля 2016 г., семинар CalPoly CubeSat
- ^ ПТД-2
- ^ CubeSat собирается продемонстрировать самую быструю лазерную связь НАСА из космоса SpaceDaily, май 2022 г.
- ^ CubeSat собирается продемонстрировать самую быструю лазерную связь НАСА из космоса , НАСА, май 2022 г.
- ^ Малый спутник оказывает большое влияние на оптическое внедрение НАСА, февраль 2022 г.
- ^ Система связи обеспечивает самую быструю лазерную связь из космоса.
- ^ Таварес, Франк (11 мая 2023 г.). «НАСА и партнеры создали самую быструю лазерную линию связи космос-земля» . НАСА . Проверено 26 августа 2023 г.
- ^ «НАСА предоставляет обновленную информацию об услугах запуска венчурного класса - НАСА» . 13 декабря 2023 г. Проверено 18 января 2024 г.
- ^ ПТД-4 (ЛИЗА-Т)
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ПТД-1 на YouTube Видео НАСА