РАКС-2
 РАКС-2 в стадии строительства | |
| Тип миссии | Авроральные исследования |
|---|---|
| Оператор | НИИ Международный Мичиганский университет |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2011-061Д |
| САТКАТ нет. | 37853 |
| Свойства космического корабля | |
| Тип космического корабля | 3U КубСат |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 28 октября 2011 г., 09:48:02 UTC |
| Ракета | Дельта II 7920-10С |
| Запуск сайта | Ванденберг SLC-2W |
| Подрядчик | Объединенный стартовый альянс |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | 10 апреля 2013 г. |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрический |
| Режим | Низкая Земля |
| Большая полуось | 6964,69 километров (4327,66 миль) [ 1 ] |
| Эксцентриситет | 0.0203467 [ 1 ] |
| Высота перигея | 451 километр (280 миль) [ 1 ] |
| Высота апогея | 735 километров (457 миль) [ 1 ] |
| Наклон | 101,71 градуса [ 1 ] |
| Период | 96,41 минут [ 1 ] |
| Эпоха | 24 января 2015 г., 22:19:36 UTC [ 1 ] |
RAX-2 ( Radio Aurora Explorer 2 ) — спутник CubeSat , созданный в результате сотрудничества SRI International и студентов Инженерного колледжа Мичиганского университета . Это второй космический корабль в миссии RAX . Миссия RAX-1 завершилась примерно через два месяца работы из-за постепенной деградации солнечных панелей, что в конечном итоге привело к потере мощности. Члены команды RAX применили уроки, извлеченные из RAX-1, при проектировании второго летного аппарата RAX-2, который выполняет ту же концепцию миссии, что и RAX-1 (запущен в ноябре 2010 года), с улучшенными характеристиками автобуса и дополнительными режимами работы. Научные измерения улучшаются за счет интерактивных экспериментов с мощными ионосферными нагревателями, где FAI будет генерироваться по требованию.
RAX-2 был запущен с базы ВВС Ванденберг в октябре 2011 года на Delta II ракете .
Конструкция космического корабля
[ редактировать ]За исключением солнечных панелей, конструкции RAX-1 и RAX-2 во многом идентичны. RAX-1 и RAX-2 представляют собой стандартные спутники CubeSat высотой 3U с физическими размерами примерно 10 см х 10 см х 34 см и приблизительной массой 3 кг. Спутники соответствуют стандарту 3U CubeSat, поэтому их можно запускать из Cal Poly P-POD, специализированного контейнера и механизма развертывания, разработанного инженерами Cal Poly San Luis Obispo, который многие поставщики запуска могут прикреплять к своему запуску в качестве вторичной полезной нагрузки. транспортные средства.
Стратегия дизайна
[ редактировать ]Общая стратегия проектирования RAX заключалась в использовании готовых коммерческих компонентов (COTS) для сокращения времени и стоимости разработки. Некоторые из подсистем RAX состоят из центрального коммерческого компонента, вокруг которого построена вспомогательная электроника (питание, связь по шине, переключатели и т. д.). Однако во многих случаях подсистемы приходилось проектировать с нуля, поскольку решения COTS не соответствовали требованиям миссии. Хотя эти случаи стоили команде много времени и средств, выгодой стало развитие собственного опыта для создания настраиваемых систем для будущих миссий в Мичигане. Подробные сведения о конструкции см. в разделе «Подсистемы» ниже.
Реализация проекта
[ редактировать ]RAX разделен на семь подсистем, одну полезную нагрузку, всего 15 печатных плат, 7 микропроцессоров и две FPGA. Платы подсистемы разработаны по стандарту PC-104, так что каждая плата подключается к другой через 104-контактный разъем от основания спутника до полезной нагрузки. Оттуда отдельные межсоединения идут от стека электроники к приемнику полезной нагрузки. Алюминиевые направляющие проходят через каждый угол доски, а резьбовые стойки расположены сверху и снизу для фиксации каждой доски на месте. Четыре длинные стороны спутника покрыты восемью солнечными батареями каждая, оставляя верхнюю и нижнюю панели открытыми для антенн связи и GPS. [ 2 ]
RAX-2 представляет собой стопку из трех стандартных модулей CubeSat весом около 3 кг. Бортовой компьютер основан на процессоре Texas Instruments MSP430 , а обработка научных данных выполняется с помощью с частотой 520 МГц PXA270 . Связь осуществляется посредством УВЧ приемопередатчика со скоростью нисходящей линии связи 38,4 кбит/с и нисходящей линии связи S-диапазона для научных данных, которая обеспечивает нисходящую линию связи 115,2 кбит/с.
Обзор миссии
[ редактировать ]
Основная цель миссии RAX-2 — изучение крупных плазменных образований в ионосфере , самой высокой области нашей атмосферы. Эти плазменные структуры, форма турбулентности, называемая выравнивающими по полю неоднородностями (FAI), могут искажать сигналы связи и навигации, такие как системы глобального позиционирования (GPS).
Для изучения FAI миссия RAX будет использовать большой радар некогерентного рассеяния в Покер-Флэтс на Аляске (известный как PFISR). ПФИСР будет передавать мощные радиосигналы в плазменные нестабильности, которые будут рассеиваться в космосе. В это время космический корабль RAX будет находиться на орбите над головой и записывать рассеянные сигналы бортовым приемником. Эти записи сигналов будут обработаны бортовым компьютером и переданы обратно на наши наземные станции, где ученые проанализируют их. Цель этой годовой научной миссии — улучшить наше понимание формирования FAI, чтобы можно было создавать модели краткосрочного прогноза. Это поможет операторам космических кораблей планировать свои миссии в периоды ожидаемых сбоев связи.
RAX-2 основывается на наследии RAX-1 для продолжения научной миссии; это отражение того, как студенты учатся на собственном опыте и внедряют новые, более изобретательные технологии из первых рук. RAX-2 был разработан для устранения сбоев в электроснабжении и обеспечения возможности проведения научных экспериментов через регулярные промежутки времени.
Запуск
[ редактировать ]RAX-2 запущен 28 октября 2011 г. [ 3 ] в качестве вторичной полезной нагрузки в миссии НАСА АЭС ( Подготовительный проект NPOESS ). Запуск CubeSat спонсировался НАСА в рамках программы ELaNa -3. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Он стартовал с базы ВВС Ванденберг в центральной Калифорнии на ракете United Launch Alliance Delta II, летавшей в конфигурации 7920-10. [ 8 ] Отделение CubeSat произошло через 98 минут после запуска, и вскоре после этого были слышны сигналы маяков RAX-2.
Это была миссия с несколькими полезными нагрузками, в которой участвовали пять других спутников CubeSat: M-Cubed , AubieSat-1 , DICE-1 , DICE-2 и Explorer-1 .
Миссия науки
[ редактировать ]Цель миссии RAX — понять микрофизику, которая приводит к образованию неоднородностей плазмы, ориентированных по магнитному полю (FAI), аномалии, которая, как известно, нарушает связь с орбитальными космическими кораблями. Миссия RAX специально разработана для дистанционного измерения с чрезвычайно высоким угловым разрешением трехмерного k-спектра (пространственного преобразования Фурье) FAI масштаба ~ 1 м в зависимости от высоты, в частности, измерения выравнивания магнитного поля неровностей. . [ 9 ]
Миссия RAX будет использовать сеть существующих наземных радаров, которые будут рассеивать сигналы от FAI для измерения приемником на космическом корабле RAX. Космический корабль будет измерять «радиополярное сияние» или брэгговское рассеяние от FAI, которое освещается узколучевым радаром некогерентного рассеяния (ISR) на земле. Этот метод дистанционного зондирования основан на мощном математическом соотношении, согласно которому интенсивность радиополярных сияний пропорциональна неоднородности k-спектра, оцененной по волновому числу Брэгга. [ 10 ]
Эксперимент с бистатическим радаром «земля-космос» обеспечивает высокую разрешающую способность k-спектра, что означает, что обнаруженный объем плазмы однороден и что полученный сигнал содержит чистое содержимое волновых векторов, которые важны для точного анализа роста и затухания волн. . Более того, каждый эксперимент будет отмечен конвекционным электрическим полем Ec, основным источником неравномерностей, которое будет измеряться (помимо высотных профилей плотности плазмы и температуры) с помощью ISR во время эксперимента. [ 11 ]
Миссия RAX — это уникальная возможность количественно оценить плазменные процессы в однородно разрешенном объеме плазмы, эффективно измеряя движущую силу и эффект одновременно.
Научные открытия и оригинальные экспериментальные исследования
[ редактировать ]RAX-2 успешно провел первое в истории измерение естественной авроральной турбулентности, записанное с помощью наноспутникового радиолокационного приемника. Характерные радиолокационные эхосигналы, зафиксированные 8 марта, были получены с помощью спутника Radio Aurora Explorer (RAX) CubeSat. Наноспутник RAX измерил турбулентность над Фэрбенксом на Аляске, которая стала прямым результатом геомагнитной бури, вызванной крупнейшей солнечной вспышкой за последние пять лет. Ионосфера высоких широт Земли, область верхних слоев атмосферы, связанная с солнечными полярными сияниями или «северным сиянием», становится крайне нестабильной, когда во время геомагнитных бурь текут сильные токи. RAX был специально разработан SRI и Мичиганским университетом для измерения авроральной турбулентности с орбитальной точки зрения, недоступной для традиционных наземных радаров. [ 12 ]
«Открытие радиолокационного эха RAX убедительно доказало, что миниатюрные спутники, помимо своей роли в качестве обучающих инструментов, могут обеспечить высококачественные измерения для фундаментальных исследований космической погоды», — сказала Тереза Моретто Йоргенсен, доктор философии, директор геокосмической программы в Отделе атмосферных исследований. и геокосмические науки в Национальном научном фонде. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г «Подробности о спутнике RAX-2 2011-061D NORAD 37853» . Н2ЙО. 24 января 2015 года . Проверено 25 января 2015 г.
- ^ «Проектирование космических кораблей» . Радио Аврора Эксплорер . Мичиганский университет . Архивировано из оригинала 28 ноября 2010 г. Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Научные операции миссии RAX-Radio Aurora Explorer» . Rax.sri.com. Архивировано из оригинала 25 апреля 2012 г. Проверено 26 мая 2012 г.
- ^ «НАСА - Отчет о состоянии одноразовой ракеты-носителя» . НАСА.gov. Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 г. Проверено 26 мая 2012 г.
- ^ «NASA – ELaNa: Образовательный запуск наноспутников» . НАСА.gov. 14 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 15 июня 2023 г. Проверено 26 мая 2012 г.
- ^ «РАКС 1, 2» . Space.skyrocket.de . Проверено 26 мая 2012 г.
- ^ «NASA – ELaNa: Образовательный запуск наноспутников» . НАСА . Архивировано из оригинала 15 июня 2023 г.
- ^ «Станция слежения | График запуска по всему миру» . Космический полет сейчас . Проверено 26 мая 2012 г.
- ^ «Миссия научных операций» . Радио Аврора Эксплорер . НИИ Интернешнл . Архивировано из оригинала 19 июня 2013 г. Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Миссия» . Радио Аврора Эксплорер . Мичиганский университет . Архивировано из оригинала 24 июня 2012 г. Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «РАКС Дом» . Радио Аврора Эксплорер . НИИ Интернешнл . Архивировано из оригинала 19 июня 2013 г. Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Северное сияние: первое в истории измерение авроральной турбулентности с помощью приемника наноспутникового радара» . Наука Дейли . 22 марта 2012 г. Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ «Исследователи космической погоды из SRI International и Мичиганского университета впервые в истории измерили авроральную турбулентность с помощью приемника наноспутникового радара» (пресс-релиз). НИИ Интернешнл . 22 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2013 г. Проверено 10 июля 2013 г.