Jump to content

Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр CubeSat

МинXSS
Обращенная к Солнцу сторона космического корабля MinXSS. Две шарнирные солнечные панели находятся в развернутом состоянии. Апертуры научных инструментов можно увидеть вверху. Антенна рулетки выходит за верхнюю часть фотографии. Изображение сделано после окончательной интеграции космического корабля.
Тип миссии Физика Солнца , Космическая погода , ближнего космоса Исследования
Оператор С / ЛАСП
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ 1998-067HU Отредактируйте это в Викиданных
САТКАТ нет. 41474У
Веб-сайт сжимать .Колорадо .edu /дом /минкссс
Продолжительность миссии Летная модель 1: 6 месяцев (план), 11,66 месяцев (факт).
Летная модель 2: 5 лет (планируется)
8 лет (истекло)
Свойства космического корабля
Тип космического корабля 3U КубСат
Производитель С / ЛАСП
Стартовая масса 3,5163 кг
Сухая масса 3,5163 кг
Власть Потребляет:
8,0 Вт (научный режим)
5,3 Вт (безопасный режим)
2,8 Вт (режим Феникса)
Макс. поколение: 19 Вт
Начало миссии
Дата запуска 6 декабря 2015 г., 08:44:57 ( 2015-12-06UTC08:44:57Z ) UTC
Ракета Atlas V 401
Запуск сайта Космический центр Кеннеди
Подрядчик Объединенный стартовый альянс
Вступил в сервис 2016 16 мая
Конец миссии
Последний контакт 2017-05-06 02:37:26 UTC
Дата распада 2017 6 мая
Орбитальные параметры
Справочная система Геоцентрический
Режим Низкая Земля
Высота перигея 402 километра (250 миль)
Высота апогея 402 километра (250 миль)
Наклон 51,65 градусов
Период 92,69 минут
Эпоха 4 июля 2016 г. [1]
Инструменты
Модифицированный кремниевый дрейфовый детектор Amptek X123.
Датчик положения Солнца (SPS), рентгеновский фотометр (XP)

Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр ( MinXSS ) CubeSat был первым запущенным Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства CubeSat с научной миссией. [2] Он был спроектирован, построен и эксплуатировался в основном студентами Университета Колорадо в Боулдере при профессиональном наставничестве и участии профессоров, ученых и инженеров факультета аэрокосмических наук и Лаборатории физики атмосферы и космоса , а также Юго-Западного исследовательского института. , НАСА Центр космических полетов имени Годдарда и атмосферных исследований Национального центра Высотная обсерватория . Главным исследователем миссии является доктор Томас Н. Вудс, а соисследователями - доктор Амир Каспи, доктор Фил Чемберлин, доктор Эндрю Джонс, Рик Конерт, профессор Синьлин Ли, профессор Скотт Пало и доктор Стэнли Соломон. Руководителем студентов ( менеджером проекта , системным инженером ) был доктор Джеймс Пол Мейсон, который с тех пор стал со-I по второй летной модели MinXSS.

MinXSS был запущен 6 декабря 2015 года к Международной космической станции в рамках миссии по доставке грузов Orbital ATK Cygnus CRS OA-4 . [3] Ракетой-носителем была ракета United Launch Alliance Atlas V в конфигурации 401. Райдшеринг CubeSat был организован в рамках NASA ELaNa -IX. Развертывание с Международной космической станции было осуществлено с помощью развертывателя NanoRacks CubeSat Deployer 16 мая 2016 года. [4] Вскоре радиомаяки космических кораблей были замечены радиолюбителями по всему миру. [5] [6] Ввод в эксплуатацию космического корабля завершился 14 июня 2016 года. [7] и с тех пор наблюдения за солнечными вспышками фиксируются почти непрерывно. [8] В последнюю неделю миссии высота быстро падала, поскольку атмосферное сопротивление увеличивалось с высотой экспоненциально. Последний контакт от MinXSS произошел 06 мая 2017 г. в 02:37:26 UTC от оператора HAM в Австралии. В то время некоторые температуры на космическом корабле уже превышали 100 °C. (Один раз температура >300 °C указывала на то, что солнечная панель отключилась, что позволяет предположить, что этот контакт произошел всего за несколько мгновений до распада.) [9] Научные данные, охватывающие всю миссию, общедоступны. [10]

Цель миссии

[ редактировать ]

Миссия MinXSS заключается в измерении спектра солнечного мягкого рентгеновского излучения в диапазоне от 0,5 кэВ (25 Å ) до 30 кэВ (0,4 Å ) со ~0,15 кэВ на полувысоте спектральным разрешением . В этой части солнечного электромагнитного спектра наибольшее усиление солнечных вспышек . ожидается [11] Он также оказывает важное влияние на ионосферы химию Земли. Несмотря на это, предыдущие измерения были либо широкополосными с низким разрешением, либо с высоким разрешением, но с очень узкой полосой пропускания (см. изображение ниже). [12] [13] Относительно недавнее создание миниатюрных кремниевых дрейфовых детекторов позволило проводить измерения MinXSS. Данные MinXSS обеспечат средство исследования солнечной короны — особенно в активных областях и солнечных вспышках — и будут использоваться в качестве входных данных для моделей верхней атмосферы Земли, особенно ионосферы, термосферы и мезосферы .

История измерений солнечного мягкого рентгеновского излучения

MinXSS также является первым полетом системы определения и контроля ориентации XACT компании Blue Canyon Technologies (ADCS), одной из единственных коммерчески доступных 3-осевых систем ADCS для CubeSats. Он работает даже лучше, чем заявлено в спецификации. [14] Это демонстрирует, что критически важная технология для космических кораблей была успешно миниатюризирована и коммерциализирована.

Научный инструмент

[ редактировать ]

Основным научным инструментом на борту MinXSS является модифицированный кремниевый дрейфовый детектор Amptek X123. Прибор был модифицирован, чтобы сделать его совместимым с космической средой. [13] В частности, на самых горячих компонентах электронных плат были размещены пластины для теплопередачи, чтобы обеспечить проводящий тепловой путь для передачи тепла. В атмосфере электроника может охлаждаться конвективно, но работа в вакууме требует охлаждения за счет проводимости и, следовательно, улучшенного проводящего пути. Кроме того, к передней части детектора была прикреплена небольшая апертура из вольфрама, чтобы уменьшить вероятность насыщения фотонами и ограничить поле зрения до ±4°. дополнительный бериллиевый Наконец, перед детектором был установлен фильтр, чтобы уменьшить количество фотоэлектронов , попадающих в детектор.

Есть два вторичных научных прибора: рентгеновский фотометр (XP) и датчик положения Солнца (SPS). XP представляет собой одиночный фотодиод с бериллиевым фильтром перед ним, толщина которого почти равна сумме двух бериллиевых фильтров перед X123. Целью XP является обеспечение перекрестной калибровки X123 на орбите: сумма спектра X123 должна быть примерно равна измерению XP. SPS — это точный датчик Солнца с точностью 2,4 угловых секунды , который состоит из планарного четырехдиода, наблюдающего за видимым светом, цель которого — обеспечить точную информацию о положении Солнца относительно оптических осей X123 и XP для коррекции любого внеосевого сигнала. затухание.

Все приборы были откалиброваны в стандартов и технологий установке синхротронного ультрафиолетового излучения Национального института (SURF III) . [12] [15]

Предполетные испытания

[ редактировать ]

Несмотря на более низкие требования, предъявляемые к CubeSat по сравнению с более крупными космическими кораблями, MinXSS прошел те же строгие испытания, которые считаются стандартными в аэрокосмической отрасли. Первичный научный прибор X123 прошел полную летную квалификацию в двух полетах зондирующих ракет . [12] [16] Помимо испытаний на уровне подсистемы и системы на стенде (т. е. на воздухе при комнатной температуре), система также прошла циклические испытания в термовакуумной камере , испытания на тепловой баланс, испытания на вибрацию и испытания на сквозную связь. [13] Моделирование миссии выполнялось во время термовакуумного цикла и на стенде с использованием имитатора солнечной батареи, мощность которого автономно переключалась с реалистичной орбитальной инсоляцией и периодами затмений. Это гарантировало, что космический корабль будет иметь положительную мощность на орбите.

Коммуникации

[ редактировать ]

На космическом корабле используется измерительная ленточная антенна и радиостанция AstroDev Li-1. Космический корабль периодически подает радиомаяки, и его сигнал может быть принят радиолюбительским оборудованием. Ниже приведены характеристики связи: [17]

  • Частота: 437,345 МГц
  • Скорость передачи данных: 9600 бод
  • Модуляция: ГМСК
  • Частота маяка: (по состоянию на 4 июля 2016 г.) 54 секунды.

Маяки, записанные радиолюбителями, могут быть отправлены команде MinXSS (в формате KISS ), чтобы способствовать общему сбору данных. [17]

Успех на орбите

[ редактировать ]

Первым критическим препятствием для любого развернутого космического корабля является установление связи с землей. Это было достигнуто при первом прохождении над наземной станцией MinXSS в Боулдере, штат Колорадо . [18] Успех научной миссии определяется получением полезных научных результатов. Первый свет MinXSS был представлен на брифинге для прессы и на плакате во время Американского астрономического общества 47-го собрания отделения солнечной физики в Боулдере, штат Колорадо. [19] [20] [21] более 40 солнечных вспышек GOES C-класса и 7 солнечных вспышек M-класса В первые недели миссии MinXSS произошло , и эти наблюдения были переданы на Землю для анализа. Результаты этого анализа станут предметом нескольких предстоящих рецензируемых статей. Кроме того, MinXSS стал первым полетом трехосной системы определения ориентации и управления (ADCS) Blue Canyon Technologies XACT. Он постоянно работал исключительно хорошо: наведение на 8 угловых секунд (1 сигма), тогда как в спецификации было 11 угловых секунд. [14]

Последующая миссия (MinXSS-2)

[ редактировать ]

Второй космический корабль MinXSS строился параллельно с первым. MinXSS-2 идентичен MinXSS-1, за исключением:

  • (1) модернизированная версия рентгеновского спектрометра Amptek X123-FastSDD по сравнению с X123-SDD на MinXSS-1;
  • (2) обновленная версия BCT XACT с использованием текущего аппаратного обеспечения, имеющегося на рынке, по сравнению с предварительной версией, используемой в MinXSS-1;
  • (3) добавление схемы «аппаратного сброса» питания в полете;
  • (4) использование радиостанции AstroDev Lithium-2 по сравнению с Li-1, используемой на MinXSS-1; и
  • (5) незначительные обновления программного обеспечения.

MinXSS-2 планируется развернуть в рамках миссии Spaceflight Industries SSO-A SmallSat Express, [22] используя SpaceX Falcon 9 . [23] Запуск произошел 3 декабря 2018 года, и MinXSS2 был выведен на орбиту. Орбита MinXSS-2 является полярной и солнечно-синхронной в 10:30 LTDN , на высоте примерно 575 км, что обеспечивает расчетный срок службы 4 года.

MinXSS-2 был выбран НАСА для двухлетнего финансирования в рамках программы «Гелиофизические технологии и разработка приборов для науки» (H-TIDeS) 2016 года. [24] В MinXSS-2 также добавлено научное участие Военно-морской исследовательской лаборатории с доктором Гарри Уорреном в качестве соисследователя.

MinXSS был выбран в качестве AIAA миссии года по малым спутникам 2016 года во время 30-й ежегодной конференции AIAA/USU по малым спутникам в Логане, штат Юта . [25] [26]

Архитектура проекта

[ редактировать ]

Проект MinXSS был структурирован после студенческого эксперимента по космической погоде в Колорадо CubeSat , в ходе которого был организован курс аспирантских проектов под руководством Джозефа Р. Таннера на факультете аэрокосмических инженерных наук Университета Колорадо в Боулдере . Студенты кафедры имеют выбор: либо защитить магистерскую диссертацию, либо пройти два семестра курса дипломных проектов. Обычно в каждом параллельном проекте участвуют 10-20 студентов. CSSWE и MinXSS активно привлекли специалистов из Лаборатории физики атмосферы и космоса . По состоянию на 8 марта 2018 года над проектом работали 40 выпускников, 5 студентов и двое старшеклассников. Около 40 профессионалов внесли свой вклад с разной степенью участия: от предоставления отзывов при обзоре дизайна до написания программного обеспечения для полетов.

  1. ^ Celestrak NORAD CubeSat TLE
  2. ^ «Достижение науки с помощью CubeSats: нестандартное мышление» . NationalAcademies.org . Архивировано из оригинала 25 октября 2020 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  3. ^ «MinXSS CubeSat отправляется на МКС для изучения мягких рентгеновских лучей Солнца» . НАСА.gov . 4 декабря 2015 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  4. ^ «MinXSS CubeSat развернут на МКС для изучения мягких рентгеновских лучей Солнца» . НАСА.gov . 16 мая 2016 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  5. ^ «MinXSS 20:26 UTC 437,345 МГц 9K6 Интервал телеметрии 9 секунд над сильным сигналом Японии» . Твиттер . Проверено 9 августа 2016 г.
  6. ^ «MINXSS и NODeS 02:57 UTC, 17 мая 2016 г.» . БЛОГ YC3BVG . Проверено 9 августа 2016 г.
  7. ^ «Ввод в эксплуатацию завершен!» . Домашняя страница MinXSS . 14 июня 2016 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  8. ^ «MinXSS CubeSat развернут с МКС для изучения мягких рентгеновских лучей Солнца» . НАСА.gov . 6 октября 2016 г. Проверено 7 октября 2016 г.
  9. ^ «Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр (MinXSS) » MinXSS-1 сошел с орбиты» . lasp.colorado.edu . 8 мая 2017 года . Проверено 8 мая 2017 г.
  10. ^ «Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр (MinXSS) » Данные и любительское радио» . lasp.colorado.edu . Проверено 8 мая 2017 г.
  11. ^ Роджерс, EM; Бейли, С.М.; Уоррен, HP; Вудс, Теннесси; Эпарвье, ФГ (9 сентября 2006 г.). «Мягкое рентгеновское излучение во время солнечных вспышек, наблюдаемое TIMED-SEE» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 111 (А10): А10С13. Бибкод : 2006JGRA..11110S13R . дои : 10.1029/2005JA011505 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с Каспи, Амир; Вудс, Томас Н.; Уоррен, Гарри П. (18 марта 2015 г.). «Новые наблюдения спектра мягкого рентгеновского излучения Солнца 0,5–5 кэВ». Письма астрофизического журнала . 802 (1): Л2. arXiv : 1502.01725 . Бибкод : 2015ApJ...802L...2C . дои : 10.1088/2041-8205/802/1/L2 . S2CID   118383309 .
  13. ^ Перейти обратно: а б с Мейсон, Джеймс П.; Вудс, Томас Н.; Каспи, Амир; Чемберлин, Филип К.; Мур, Кристофер; Джонс, Эндрю; Конерт, Рик; Ли, Синьлинь; Пало, Скотт; Соломон, Стэнли К. (10 марта 2016 г.). «Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр: научно-ориентированный университетский спутник 3U CubeSat». Журнал космических кораблей и ракет . 53 (2): 328–339. arXiv : 1508.05354 . Бибкод : 2016JSpRo..53..328M . дои : 10.2514/1.A33351 . S2CID   118645968 .
  14. ^ Перейти обратно: а б «Идеальная точность для MinXSS CubeSat, поставляемого Blue Canyon Technologies — все зависит от отношения» . Сатньюс . Проверено 9 августа 2016 г.
  15. ^ Мур, Кристофер С.; Вудс, Томас Н.; Каспи, Амир; Мейсон, Джеймс П. (18 июля 2016 г.). Ден Хердер, Ян-Виллем А.; Такахаси, Тадаюки; Баутц, Маршалл (ред.). «Миниатюрный рентгеновский солнечный спектрометр (MinXSS) CubeSats: методы определения характеристик спектрометра, возможности спектрометра и цели науки о солнечной энергии» . Учеб. ШПИОН . Космические телескопы и приборы 2016: от ультрафиолета до гамма-лучей. 9905 : 990509. arXiv : 1608.05115 . Бибкод : 2016SPIE.9905E..09M . дои : 10.1117/12.2231945 . S2CID   119191940 . Проверено 9 августа 2016 г.
  16. ^ «Миссия, финансируемая НАСА, изучает Солнце в мягких рентгеновских лучах» . НАСА.gov . 26 марта 2015 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  17. ^ Перейти обратно: а б «Дата и любительское радио» . Домашняя страница MinXSS . Архивировано из оригинала 21 августа 2016 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  18. ^ «Первый день на орбите удался!» . Домашняя страница MinXSS . 17 мая 2016 года . Проверено 9 августа 2016 г.
  19. ^ Колер, Сюзанна (июнь 2016 г.). «СПД-2016: День 1» . ААСнова . Проверено 9 августа 2016 г.
  20. ^ Патель, Нил В. (2 июня 2016 г.). «4 технологии, которые НАСА использует, чтобы спасти нас от солнечной смерти» . Инверсия . Проверено 9 августа 2016 г.
  21. ^ Каспи, Амир; Вудс, Томас Н.; Уоррен, Гарри П.; Чемберлин, Филип К.; Джонс, Эндрю; Мейсон, Джеймс П.; Мактирнан, Джеймс М.; Мур, Кристофер С.; Пало, Скотт Э.; Соломон, Стэнли К. (31 мая 2016 г.). «Научные цели и первый анализ света с помощью миниатюрного рентгеновского солнечного спектрометра (MinXSS) CubeSat» . Американское астрономическое общество, собрание СПД № 47 . 47 : #3.06. Бибкод : 2016СПД....47.0306С . Проверено 9 августа 2016 г.
  22. ^ «Spaceflight готовит исторический запуск более 70 космических кораблей на борту SpaceX Falcon 9» . spaceflight.com . 6 августа 2018 года. Архивировано из оригинала 22 марта 2021 года . Проверено 10 сентября 2018 г.
  23. ^ «Космический полет готовится к запуску Falcon 9» . Космические новости . 6 августа 2018 года . Проверено 10 сентября 2018 г.
  24. ^ «MinXSS-2 был выбран НАСА для финансирования!» . Твиттер . Проверено 11 декабря 2016 г.
  25. ^ «MinXSS — миссия года @SmallSat! Спасибо всем, кто голосовал и выполнил такую ​​захватывающую и успешную миссию» . Твиттер . Проверено 11 августа 2016 г.
  26. ^ «MinXSS выигрывает «Миссию года» на конференции Small Sat Conference» . КУ Аэрокосмических Инженерных Наук . 16 августа 2016 года . Проверено 26 августа 2016 г.
[ редактировать ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 84423170be3237256cf3e9029f0ab8de__1713034440
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/84/de/84423170be3237256cf3e9029f0ab8de.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Miniature X-ray Solar Spectrometer CubeSat - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)