Rozdiely

Tu môžete vidieť rozdiely medzi vybranou verziou a aktuálnou verziou danej stránky.

Odkaz na tento prehľad zmien

sondy:smart [05.10.2016 18:55] (aktuálne)
Riadok 1: Riadok 1:
 +====== Smart-1 ======
 +
 +
 +[[https://​static.vesmir.sk/​fileadmin/​images/​upimages/​smart_1.jpg;​|{{https://​static.vesmir.sk/​fileadmin/​user_upload/​smart_1.jpg?​100 |}}]]Európska kozmická agentúra ESA zahájila program malých sond, ktoré majú prispieť k vývoju perspektívnych konštrukcií a metód využiteľných v kozmickom výskume. Prvou takouto sondou sa stala SMART-1. Prvotným cieľom je vyskúšanie iontového motoru ako hlavného pohonu kozmickej sondy. Tento konštrukčný prvok sa má stať významnou súčasťou budúcich planetárnych misií.
 +
 +Sonda však bude mať aj iné využitie- prieskum Mesiaca. SMART-1 nesie množstvo prístrojov,​ ktoré sú vhodné k diaľkovému výskumu povrchu, napríklad rôzne kamery pracujúce vo viditeľnom,​ rontgenovom a infračervenom svetle. A práve táto posledná škála elektromagnetického žiarenia môže odhaliť stopy po vodnom ľade, ako aj zmrznutom oxide uhličitom a uhoľnatom na dne kráterov.
 +
 +
 +Konštrukcia
 +
 +
 +Hlavným dodávateľom sondy je organizácia Swedish Space Corporation a na dodávkach sa zúčastňuje okrem toho ešte 6 subdodávateľov zo 6 európskych štátov. Na vedeckom vybavení sa ďalej podieľajú firmy a organizácie z 9 európskych štátov (napr. Talianska, Nemecka, Fínska, Veľkej Británie, Švajčiarska) z ESA a USA.
 +
 +Teleso sondy tvorí kváder s hmotnosťou 366.5 kg. Z dvoch jeho obdĺžnikových stien vyčnievajú panely slnečných batérií a v dne kvádra je zabudovaný iontový motor.. Pre radenie orientácie je sonda vybavená raketovými motormi používajúcimi KPL (hydrazín).
 +
 +Iontový motor na sonde je prvým experimentálnym využitím takéhoto princípu v prípade hlavného motoru na európskom projekte. Tieto motory sú veľkou nádejou pre budúce kozmické misie do vzdialených oblastí slnečnej sústavy, lebo pomocou nich môžu byť lety lacnejšie a kratšie. Využíva sa tu elektrická energia získavaná zo slnečných batérií k urýchleniu pracovnej látky na vysokú rýchlosť, čo vytvára reakčnú silu poháňajúcu sondu. Využitie elektrickej energie zvyšuje výkon elektrických motorov v porovnaní s chemickými raketovými hnacími jednotkami. Misia SMART-1 používa iontový motor na princípe Hallovho javu. Motor má označenie PPS-1350-G a bol vyvinutý a vyskúšaný organizáciou SNECMA vo Francúzsku. Je to kompaktné zariadenie postavené okolo prstencovej keramickej komôrky s priemerom 100mm obklopené magnetmi. Na jednej strane je katóda, ktorá produkuje elektróny a tie sú opačne umiestnenou anódu vťahované do pracovnej komory. V nej sú zachytené magnetickým poľom a stretávajú sa s plynným xenónom vstupujúcim takisto do komory. Výsledkom je vznik kladne nabitých xenónových iontov a ďalších záporne nabitých elektrónov. Tieto elektróny sú ďalej využité k urýchleniu iontov prúdiacich z komory a hnaných elektrickým poľom vytváraným katódovými elektrónmi. Z komory vystupuje iontový paprsok s charakteristickou modrou farbou (spôsobenou xenónom), ktorý poháňa sondu dopredu.
 +
 +Ťah vyvinutý motorom je však malý a porovnateľný s tlakom listu papiera položeného na dlaň. Ale doba funkcie motoru je veľmi dlhá a v konečnom dôsledku sa dá dosiahnuť vyššieho prírastku rýchlosti ako u klasického chemického reaktívneho motora.
 +
 +Elektrický pohon má aj iné klady. Napríklad pri obyčajnej stacionárnej družice predstavuje asi polovicu hmotnosti zásoba pohonných látok. Pri použití elektrického pohonu sa môže takto znížiť hmotnosť až o 600kg, čo môže byť využité na rozšírenie užitočného materiálu na družici.
 +
 +
 +Vedecké vybavenie
 +
 +
 +- sada senzorov monitorujúcich prácu iontového motora EPDP
 +
 +- prístroje sledujúce medziplanetárne prostredie a efekty práce motoru na ne
 +
 +- prototypové komunikačné zariadenie v pásme X/Ka pre overenie citlivých prijímačov,​ nových kódovacích techník a odskúšanie pozemných sledovacích staníc KaTE
 +
 +- experiment využívajúci techniku KaTE a AMIE pre meranie presných zmien rýchlosti a overenie schopnosti študovať rotáciu vesmírnych telies z obežnej dráhy na príklade družice Mesiaca RSIS
 +
 +- telekomunikačné zariadenie pomocou laserového paprsku
 +
 +- autonómny palubný navigačný systém OBAN
 +
 +- miniatúrna farebná kamera určená k snímkovaniu mesačného povrchu AMIE
 +
 +- spektrometer pre sledovanie mesačného povrchu v infračervenom obore SIR
 +
 +- spektrometer určený na prieskum mesačného povrchu v rontgenovom obore D-CIXS
 +
 +- detektor slnečného rontgenového žiarenia XSM, ktorý je tiež určený na kalibráciu a objektivizáciu prístroja D-CIXS
 +
 +Predpokladaná životnosť sondy je 2 až 2.5 roku, z čoho asi 6 mesiacov je na obežnej dráhe okolo Mesiaca.
 +Celkové náklady na misiu sú stanovené na 100mil € a zahrňuje to vypustenie, prevoz a časť užitočného zaťaženia.
 +
 +
 +Experimenty a výsledky misie
 +
 +
 +**Sada senzorov k monitorovaniu iontového pohonu EPDP**
 +
 +
 +Hlavné efekty sa prejavujú ako účinky fyzikálne, mechanické,​ tepelné a elektrické. Plazma tvorená motorom môže spôsobovať eróziu a premiestňovanie materiálu na okolité povrchy. Paprsok iontov dopadajúcich na povrch sondy vyvoláva krútiace momenty a iné zmeny vo vektore ťahu. Hrozí nebezpečenstvo vzrastu povrchovej teploty. Elektrický potenciál sa mení a môže vyvolávať elektromagnetické efekty, ktoré sa pri zapínaní a vypínaní motoru prejavujú ako interferencia v rádiovom signále. Všetky tieto účinky je možné vyskúšať len za podmienok reálneho kozmického letu.
 +Súbor pozostáva zo senzorov namontovaných na spodnej podstave sondy asi 0.8m okolo motora. Hmotnosť snímačov a elektroniky je asi 2kg.
 +
 +
 +**Rozšírený súbor prístrojov pre sledovanie plazmy SPEDE**
 +
 +
 +Tento súbor kombinuje merania získané v experimente EPDP a slúži predovšetkým na monitorovanie vplyvu práce iontového motora na vesmírne plazmové pole. Predstavuje asi 800g zariadení a pozostáva z dvoch elektrických snímačov namontovaných na 0.6m dlhých tyčiach. Behom preletu pri Mesiaci bude prístroj merať distribúciu hustoty plazmy okolo Zeme a neskôr po dosiahnutí cieľa bude skúmať lunárne plazmové prostredie a zvlášť závislosti na slnečnom vetre.
 +
 +
 +**Overovanie účinnejších spôsobov komunikácie so Zemou KaTE**
 +
 +
 +Pre budúce misie do vzdialenejších oblastí slnečnej sústavy sa predpokladá zmenšenie rozmerov prvkov telekomunikačných systémov, väčšia spoľahlivosť a väčšia hustota prenášaných dát. Ako perspektívne frekvenčné pásma sa predpokladá pásmo X (8 GHz) a pásmo Ka (32/34 GHz).
 +
 +Prístroje KaTE sa majú použiť aj pre miestne merania šírenia rádiových vĺn a vesmírnu navigáciu, tvorí aj technickú podporu pre ďalší experiment RSIS. Budú využité pri dopplerovských meraniach zmeny rýchlosti sondy a tým k ďalšiemu sledovaniu práce iontového motoru.
 +
 +
 +**Experiment RSIS**
 +
 +
 +Jedným z hlavných úloh RSIS je štúdium schopnosti a presnosti v určovaní rotačných charakteristík planét alebo mesiacov z obežnej dráhy. Ma sa to dosiahnuť presným meraním polohy satelitu SMART-1 spoločne s údajmi z kamery AMIE a signálov z hviezdneho senzoru. Experiment je založený na veľmi presnom stanovení vzájomných polôh sondy a Mesiaca. Kamera AMIE poskytuje snímky s rozlíšením 30 uhlových sekúnd (asi 50m povrchu Mesiaca vo vzdialenosti 300km), hviezdny snímač pracuje s presnosťou 4 uhlové sekundy a KaTE je zdrojom rádiového signálu, ktorý môže byť analyzovaný na dopplerovskom princípe.
 +
 +
 +**Laserová komunikácia**
 +
 +
 +Laserový paprsok určený ku komunikácii so sondou SMART-1 má vlnovú dĺžku 847nm a má výkon 6W. Svetlo laseru má byť na palube sondy zachytené kamerou AMIE, žiadne špeciálne laserové komunikačné zariadenie sa na palube nenachádza. Pozemná stanica pre laserovú komunikáciu OGS bola vybudovaná na Tenerife.
 +
 +
 +**Miniatúrna farebná kamera AMIE**
 +
 +
 +Kamera bola vyvinutá v centre CSEM vo francúzsku v spolupráci so švajčiarskym Neuchatelom.
 +Predstavuje zatiaľ špičkový výrobok v oblasti miniaturizácie. Pozostáva z dvoch častí- vlastnej kamery a príslušnej elektronickej jednotky. Kamera je upevnená na bočnom panely sondy a elektronika vnútri telesa.
 +
 +Hlavné funkcie kamery sú:
 +- získavananie farebných snímok
 +- uchovávanie obrazových dát vo vyrovnávacej pamäti
 +- čiastočné spracovanie snímkov (kompresia dát)
 +- prenos snímkov do palubného počítača
 +
 +Kamera na princípe CCD má hmotnosť len 0.45kg vrátane všetkej elektroniky (obsahuje mikroprocesor,​ digitálnu vyhodnocovaciu jednotku DPU a interface k systémom sondy). Zorné pole má rozmer 5.3x5.3 stupňa a rozlíšenie 1024x1024 bodov, čomu zodpovedá asi 50m/pixel na lunárnej obežnej dráhe. Kamera je vybavená 4 filtrami- červeným, dvoma infračervenými a jedným špeciálnym pre účely laserovej komunikácie.
 +
 +
 +**Infračervený spektrometer SIR**
 +
 +
 +Tento prístroj je určený na monitorovanie infračervených paprskov s vlnovými dĺžkami 900-2400nm vyžarovaných mesačným povrchom. Rozborom tohoto žiarenia sa dá rozlišovať medzi rôznymi horninami ako sú pyroxény, olivíny a živce. Takto je možné globálne preskúmať celý povrch Mesiaca, v miestach zlomov je možné preniknúť aj do hlbších vrstiev. Vlnový rozsah prístroja je vhodný aj k detekcii ľadu tvoreného molekulami vody alebo oxidu uhličitého a uhoľnatého. Skôr, ako sa dostane sonda na obežnú dráhu, bude ešte tento prístroj skúmať aj infračervené spektrá vzdialených hviezd.
 +
 +Spektrometer je tvorený úzkou štrbinkou, ktorou sa zameria vybraný cieľ, kolimátorom,​ mriežkou a CCD detektorom. Je vytvorený na základe existujúcich komerčne dostupných výrobkov a celková hmotnosť je 2kg.
 +
 +
 +**Rontgenový spektrometer D-CIXS**
 +
 +
 +Behom cesty sondy k cieľu sa pomocou D-CIXS bude merať rontgenové žiarenie Zeme, magnetosférického chvostu a výtrysky paprskov X pri slnečných erupciách. Spektrometer je zariadenie vážiace len 3kg vrátane elektroniky a jeho rozmery neprevyšujú kocku s hranou 150mm. Je tvorený 40 detektormi, každý s citlivou plochou 10x10mm s energetickým rozlíšením lepším ako 200 eV. Aby nedošlo k poškodeniu silnou radiáciou pri prelete van Allenovými pásmi, dajú sa vstupy detektorov diaľkovo uzatvárať.
 +
 +Článok je uverejnený s láskavým zvolením p. Antonína Havlíčka.
 +Preložila: Hana Kapolková
 +