DSCOVR - Обсерватория за климат в дълбокия космос
Въведение
DSCOVR е космическа сонда, която има може би най-необичайната история от всички програми и е обсъждана също толкова противоречиво. След много години съхранение най-накрая ще започне в началото на 2015 г.
история
Ал Гор обаче особено обичаше този запис от Аполон 17, пълната земя (можете да видите Антарктика и Африка, Антарктика е напълно осветена, защото Аполон 17 се състоя през декември 1972 г., когато беше лято в южното полукълбо). Този запис, наречен "Син мрамор", също е изключение в записите на Аполон, иначе там обикновено се виждат половината или три четвърти от земята.
Мисията започва през 1998 г. с цел да вдъхнови обществеността, както и да осигури образование. Целта беше евтина мисия с участието на университети и студенти да спести разходи. Той трябваше да започне преди края на 2000 г., по-малко от три години след старта на проекта през март 1998 г. Много скоро мисията, която според критиците имаше единствената цел на „скрийнсейвър от 100 милиона долара“, беше наречена „Goresat“ (технически погрешно, защото това не е сателит. "Goreprobe" би било по-правилно.) Първоначалната цел беше да се направи цветно изображение на земята, което съответства на HD телевизия.
Но в рамките на година и половина НАСА започна да добавя научни инструменти за извличане на повече данни, възлагайки производството на промишлеността и евтината мисия се превърна в много по-скъпа. Скоро бяха избрани два инструмента за наблюдение на Земята и един за наблюдение на слънчевия вятър и по този начин намериха приложение заедно с работата по връзки с обществеността. Първоначално стартът беше планиран на обща цена от 50 милиона долара, включително транспорт на мисията STS-107 (с допълнителен горен етап). Генералната счетоводна служба (GAO) беше призована да прегледа проектите за тяхна сметка. По това време НАСА заяви, че разходите за мисия са 99,4 милиона долара. GAO обаче установи, че не са били взети предвид много разходи, като например нова гимназия или совалковите стартове (които идват от различен бюджет) и достигат до сума от 144 до 171 милиона долара. Това беше три пъти по-високо от планираното. Той направи три предложения:
- За да продължите мисията както преди, но се стремете към комерсиален старт, за да спестите разходи.
- Върнете се към старата концепция, като премахнете научните инструменти. Те оказаха дълбоко въздействие върху енергийния и масовия бюджет.
- мисия „Виртуална триана“, която събира и обработва изображения на пълната земя от други мисии в портал, т.е. Отмяна на мисията.
Със смяната на правителството от Клинтън на републикански Буш, мисията първо беше спряна и след това отменена. При Буш научната програма не беше основен приоритет, докато при администрацията на Клинтън програмата Discovery стартира с много нови космически сонди. Космическа сонда, чиято научна полезност беше съмнителна и която също беше свързана с името на демократичен политик, имаше трудности. В допълнение имаше класификацията на GAO, която също не одобри сондата в тази форма.
Започна през пролетта на 2001 г., когато администрацията на Буш даде изграждането на МКС с най-висок приоритет и отмени полетите на совалките, които не отидоха до МКС, за да завърши станцията възможно най-бързо. Горният етап, наречен GUS (Жироскопичен горен етап, след стабилизиране не чрез усукване, а чрез бързо въртящи се жироскопи) липсваше за изпълнение. Той все още не беше разработен. GAO предложи инсталирането на Triana на италианския етап IRIS За да спести разходи, Триана беше готова да тръгне през ноември 2001 г. (трябваше да започне със STS-107, мисията в края на която изгоря Колумбия) и беше съхранявана в чиста стая на GSFC през ноември 2001 г. През 2003 г. сондата беше преименувана на DSCOVR.
Интересното е, че предложението да не се стартира сондата беше последвано, но „Виртуална Тирана“, портал, който само заеква изображения от съществуващи спътници (всъщност парче торта за НАСА), също не беше създадена. През 2009 г. уебсайтът (http://triana.gsfc.nasa.gov/) не излезе офлайн, но съдържанието вече не беше достъпно. През 2011 г. той излезе офлайн.
През 2012 г. ВВС търсеха начини да подкрепят новата компания SpaceX. Политически трябва да има повече конкуренция в сектора на финансирането на САЩ. НАСА направи поръчки за транспорт до МКС. Това беше задание с нисък риск, тъй като МКС се доставя от няколко космически кораба и НАСА плаща само за превозени товари, а не за изстрелвания. Министерството на отбраната не искаше да повери своите много скъпи военни сателити на SpaceX, без тази компания да покаже колко надежден е той. Така че човек търсеше мисии, които не бяха критични за националната сигурност. Тя намери полезен товар в DSCOVR. За Falcon Heavy беше резервиран демонстрационен полет без полезен товар, но преди всичко ракетата може да демонстрира своите възможности. За Falcon 9 полезната сонда за съхранение, сега наречена DSCOVR. Защото това не струваше на ВВС никакви пари. USAF ще плати само за изстрелването, въпреки че сондата все още е финансирана от НАСА. Тъй като DSCOVR е много лек, Falcon 9 може да премести космическия кораб в слънчева орбита без горна степен. Това спести парите за гимназия. През декември 2012 г. USAF нареди стартиране на Falcon 9 за DSCOVR.
Така че стигнахте до споразумение и DSCOVR е космическа сонда, която има трима "бащи": НАСА, която финансира изграждането на космическата сонда, NOAA, която финансира операцията и "въоръжението", и USAF, която плаща за изстрелването.
Изстрелването беше планирано за 2014 г., но се изплъзна до 2015 г. поради закъснения от SpaceX. НАСА плати около 100 милиона долара за завършване на сондата, а съхранението струва още 1 милион долара годишно. Договорът за DoD за стартиране е още 96 милиона долара. Залогът на NOAA се оценява на уебсайта на 105,8 милиона долара. космическата сонда сега е поне шест пъти по-скъпа от планираното.
През май 2014 г. сензорите и инструментите бяха проверени и калибрирани и космическият кораб започна да провежда тестове преди изстрелване, започвайки с EMC теста. През октомври 2014 г. те бяха завършени и DSCOVR беше подготвен за трансфера в Космическия център Кенеди. Тя пристигна там през декември 2014 г.
Космическата сонда
Подобно на повечето нови космически кораби, DSCOVR се основава на обща шина, която след това се адаптира към конкретната мисия. В случая това е автобусът на космическия кораб SMEX-Lite, който по това време идва от Swales Aerospace, доста непозната компания в космическия бизнес. Автобусът позволява маса на полезен товар до 200 кг с обща излетна маса от 610 до 760 кг. НАСА го използва за пет мисии Small Explorer (SMEX) между 1992 и 2002 г. DSCOVR се състои от долна обща шина с авиониката и задвижващия модул и горната част, специфична за мисията, която също съдържа слънчевите клетки. Тази горна шина е изградена върху концепцията plug & play. Можете да "включите" компонентите, които са ви необходими за текущата мисия. Долната шина тежи 215 кг без гориво. Този стандартизиран автобус е проектиран за минимален работен период от 2-3 години. Първоначалната мисия на Триана беше 3 години.
Космическата сонда е триосево стабилизирана, така че инструментите винаги са подравнени с целите Земя и Слънце. Тежи 570 кг сухо, плюс 145 кг гориво. (750 кг с адаптер към стартера). Космосът е висок 1,54 м и има размах на крилете xxxx m.
В долната част е задвижващият модул. Съдържа 145 кг хидразин, който се разделя каталитично. Полученият горещ газ се използва за по-малки и по-големи промени в курса, но също така и за развъртане на въртящите се колела, които поемат пространственото подравняване. Захранването с гориво е достатъчно за корекционен капацитет от 600 m/s. Това е повече от достатъчно. Слънчевата обсерватория SOHO, която събира данни от почти 20 години, има на борда си 252 кг хидразин с излетно тегло 1696 кг и все още не е изразходвала това гориво. Разходът на гориво на DSCOVR обаче ще бъде по-висок, отколкото при SOHO, тъй като сондата прелита кривите на Лисажу много близо със съответно повече корекции, така че винаги да вижда земята от определен ъгъл. Промяната в пространственото положение и ускорението правят 10 двигателя, които разлагат хидразин в горещ газ.
Комуникацията се осъществява чрез равнина с висок коефициент на усилване 1,30 м от страната на сондата, обърната към земята. Той използва предавател с предавателна линия 5 вата и може да изпраща данни с скорост до 140 kbit/s. (Стара спецификация за Triana: 100-200 kbit) Телеметрията се предава с 2 kbit/s. В допълнение има две ненасочени антени в горния и долния край на сондата, чрез които винаги е възможно радиоконтракт с ниска скорост на предаване на данни.
Две слънчеви решетки осигуряват електричество с мощност 600 вата в началото на мисията. Сярно-никел-кадмиевата батерия с 9 клетки осигурява електричество, когато слънчевите решетки все още не са разположени. След като напуснат земята, слънчевите клетки действително получават ток за постоянно, освен ако сондата не е обърната от слънцето (което не бива да се случва при научна експлоатация, тъй като тогава антената и инструментите, гледащи земята, губят целите си). Батерията може да работи поне 21 часа, когато е напълно заредена. Автобусът консумира 158 вата електричество. Той също така доставя до 130 вата електричество към полезния товар. С резерви, необходимата мощност на сондата е 357 вата, така че мощността от 600 вата в началото на мисията е повече от достатъчна, дори ако тя е намалена поради радиационни щети.
Основният процесор е базиран на процесора Power PC/6000, който е излекуван с радиация с максимална доза от 1 MRad. Има различни нива на производителност с върхова производителност най-малко 8-10 MIPS. Той има работна памет от 256 Mbytes и допълнителна памет от 64 Mbytes, която се използва само за откриване и коригиране на грешки в работната памет. Вградената памет е с капацитет 2.6 GB. Полезният товар е свързан чрез интерфейс RS-422 (до 1 Mbit/s), командите и телеметрията чрез шината MIL-SRTD 1553 с максимална скорост на предаване на данни от 30 kbit/s. Неуспехи в улавянето (SEU-Resistance). Без радио контакт, сондата може да работи автономно в продължение на 72 часа. Тези данни се основават на оригиналната шина SMEX-Lite, независимо дали DSCOVR е обновил компонентите или не.
Положението на космическата сонда се определя от камерите на Startracker и се променя от реакционни маховици. Има 4 броя. Необходими са ви три, за да промените позицията във всяка пространствена посока. Четвъртият служи като резерв. Сондата може да бъде подравнена с точност от 4,5 дъгови секунди и нейното положение може да бъде разпознато с точност от 3,3 дъгови секунди. Когато се гледа земята, това съответства на несигурност от 34 или 25 км. Стартовите тракери на Ball Aerospace Systems използват каталог от 2000 звезди, за да определят позицията, като правят снимки на небето и сравняват звездите на снимката с каталога. Тъй като камерите са монтирани постоянно и вие знаете тяхното подравняване, вие също знаете как е подравнена сондата.
Инструментите
DSCOVR има следните инструменти на борда:
- Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC): Камера, която прави снимки на Земята в 10 спектрални канала
- Плазмаг: Пакет от сензори и детектори за наблюдение на междупланетното магнитно поле и електрически заредени частици.
- NISTAR е инструмент, който измерва общото облъчване на земята в слънце
| EPIC | 63,2 кг |
| НИСТАР | 23,5 кг |
| ПЛАЗМАГ |
Единственият инструмент за изображения е EPIC камерата. Той е разработен от SIO (Scripps Institution of Oceanography) при USCD (Калифорнийски университет в Сан Диего) и е построен от Lockheed-Martin. Инструментът се състои от телескоп Cassegrain с филтърно колело и CCD детектор със свързаната електроника. Предимството на позицията за наблюдение е, че инструментът може да покрие цялата повърхност на земята в рамките на един ден и това с постоянни ъгли на отражение от 165 до 178 градуса.
Десетте филтъра увеличават научната полза, тъй като са на следните дължини на вълната:
| 317 | 1 | Откриване на озон |
| 325 | 1 | Откриване на озон |
| 340 | 3 | Откриване на озон, аерозоли, отражение |
| 388 | 3 | Аерозоли, отражение, растителност, RGB изображения |
| 443 | 3 | Аерозоли, отражение, растителност, RGB изображения |
| 552 | 3 | Аерозоли, отражение, растителност, RGB изображения, индекс на листната площ, O2B лента |
| 680 | 2 | Аерозоли, отражение |
| 688 | 0.8 | Височина на облаците на O2-B лента, височина на аерозолите |
| 764 | 1 | Височина на облака на O2-B лента |
| 788 | 2 | Аерозоли, отражение, растителност, индекс на листната площ, референтна лента на O2B |
Книги от автора за космически сонди
Дълго време имах само една книга за космическите сонди: двете космически сонди на Марс от 2011 г., Фобос Грунт и Научната лаборатория на Марс. Докато руската космическа сонда сега почива на дъното на Тихия океан, Curiosity получи само мисията. Книгата предоставя информация за историята на проекта, техническата структура на сондите и техните експерименти, планираната мисия и цели. Мисията Curiosity е документирана до след кацане (Sol 10). Начинаещите се възползват от глави, които очертават предишни изследвания на Марс, обясняват как работят инструментите, но също така обясняват въпроса колко вероятно е животът на Марс.