Autor Wątek: IBEX (kompendium)  (Przeczytany 3981 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Scorus

  • Gość
IBEX (kompendium)
« dnia: Lipca 13, 2010, 21:05 »


WPROWADZENIE
Satelita IBEX (Interstellar Boaundary Explorer, Small Explorer/IBEX - SMEX/IBEX) jest satelitą, którego podstawowym celem naukowym jest zobrazowanie heliosfery w celu określenia globalnych właściwości heliopauzy, głównie oddziaływań pomiędzy wiatrem słonecznym a ośrodkiem międzygwiazdowym. Zostanie to osiągnięte poprzez globalne pomiary energetycznych atomów neutralnych (Energetic Neutral Atom - ENA). Globalne pomiary właściwości heliopauzy w znacznym stopniu wspomogą wyniki bezpośrednich pomiarów wykonanych przez sondy Voyager. Zebrane dane pozwolą na zgłębienie następujących zagadnień: globalnej struktury szoku terminalnego (obszaru, gdzie wiatr słoneczny zwalnia z szybkości naddźwiękowych do poddźwiękowych); sposobu przyspieszania protonów w szoku terminalnym; oraz właściwości wiatru słonecznego poza szokiem terminalnym i w ogonie heliosfery. Satelita IBEX wykona pomiary ENA wodoru generowane w wewnętrznych częściach szoku terminalnego. Misja dostarczy danych w postaci globalnych obrazów H ENA w funkcji energii, rozkłady kątowego i czasu. Obrazy ENA pozwolą na rozróżnienie między różnymi typami oddziaływań w szoku terminalnym. Spektrogramy energii w funkcji kierunku dostarczą informacji na temat trójwymiarowej konfiguracji szoku terminalnego. Ponad poziomem 1 keV spektrogramy energii ENA dostarczą informacji jak ciśnienie cząstek energetycznych modyfikuje szok terminalny. Pierwsze bezpośrednie pomiary międzygwiazdowego tlenu neutralnego dostarczą informacji o szybkości, kierunku i temperatury międzygwiazdowego tlenu wewnątrz szoku terminalnego i dostarczą danych o oddziaływaniach materii słonecznej z gazem międzygwiazdowym poza heliosferą. Misja została rozwinięta w ramach programu NASA Small Explorer (SMEX).

KONSTRUKCJA
Satelita IBEX jest małym statkiem kosmicznym opracowanym i zbudowanym przez firmę Orbital Sciences Corporation (Orbital). Jego konstrukcja i oprogramowanie jest oparte na produkowanym seryjnie busie i oprogramowaniu MicroStar. Satelity typu MicroStar były już stosowane 38 razy i udowodniły swoją wysoką niezawodność.

Pojazd IBEX ma kształt graniastosłupa ośmiokątnego. Struktura pojazdu jest maksymalnie lekka, ale zapewnia wymaganą sztywność. Energii elektrycznej dostarczają komórki słoneczne ulokowane na górnej powierzchni pojazdu. Kontrolę temperatury wewnętrznej zapewniają grzejniki, radiatory, oraz wielowarstwowa izolacja. Statek jest stabilizowany obrotowo, będzie zorientowany na Słońce. Tępo obrotów wynosi 4 rpm. Oś obrotu jest prostopadła do kierunku widzenia instrumentów naukowych. System napędowy pojazdu używa hydrazyny. Danych nawigacyjnych dostarczają szperacze gwiazd, sensory Słońca, oraz żyroskopy. Statek posiada system komputerowy zapewniający autonomiczne działanie w czasie braku łączności z Ziemią. Wykonuje rozkazy z Ziemi, oraz zarządza danymi naukowymi i dotyczącymi funkcjonowania statku kosmicznego. Dane przed transmisją na Ziemię są zapisywane przez rejestrator jednoczęściowy (Solid-State Recorder - SSR) złożony z kości pamięci.


Satelita IBEX i jego Launch System.


Satelita IBEX podczas budowy.
« Ostatnia zmiana: Sierpnia 04, 2010, 04:18 wysłana przez Matias »

Scorus

  • Gość
Odp: IBEX (kompendium)
« Odpowiedź #1 dnia: Lipca 13, 2010, 21:05 »
WYPOSAŻENIE
W skład wyposażenia naukowego satelity IBEX wchodzą 2 instrumenty: instrument wysokich energii satelity IBEX (IBEX High Energy Instrument - IBEX Hi); oraz instrument niskich energii satelity IBEX (IBEX Low Energy Instrument - IBEX Lo).

Oba instrumenty są maksymalnie prostymi urządzeniami rejestrującymi energię atomów EBA. Ich konfiguracja jest podobna Pole widzenia instrumentu jest ograniczone przez kolimator. Po wejściu do instrumentu atomy ENA wodoru i tlenu są przekształcane na jony za pomocą powierzchni zamiany (Conversion Surface). Następnie analizator elektrostatyczny (Electrostatic Analyzer) selekcjonuje jony o określonych energiach. Po przejściu przez analizator elektrostatyczny cząstki są rejestrowane przez system detektora (Detector Assembly). Składa się z jednego piksela. Mierzy on ładunki cząstek i identyfikuje poszczególne rodzaje jonów. Instrument IBEX Hi wykonuje pomiary ENA o większych energiach niż IBEX Lo. IBEX Hi pracuje w zakresie energetycznym 0.3 - 6 keV w 6 kanałach energetycznych, a IBEX Lo - 0.01 - 2 keV w 8 kanałach. Pole widzenia ma w obu przypadkach wymiary 7 x 7 stopni.

Oba instrumenty współdzielą jednostkę elektroniki (Combined Electronics Unit - CEU). CEU pozwala na kontrolę instrumentu i monitorowanie jego stanu, oraz na przetwarzanie danych dostarczanych przez urządzenie. Łącznie oba instrumenty satelity dostarczą niezależnych pomiarów energii ENA w najbardziej krytycznym dla celów naukowych zakresie energii.


Instrument IBEX Hi.


Instrument IBEX Lo.
« Ostatnia zmiana: Sierpnia 04, 2010, 04:22 wysłana przez Matias »

Scorus

  • Gość
Odp: IBEX (kompendium)
« Odpowiedź #2 dnia: Lipca 13, 2010, 21:06 »
PRZEBIEG MISJI
 Pojazd wystartował dnia 19 października 2008 r o godzinie 17:47:23 UTC. Rakietą nośną był Pegasus XL wyposzczony spod samolotu L-1011 Stargazer. Miejscem startu był Poligon Rakietowym im Ronalda Reagana (Ronald Reagan Test Site) na atolu Kwajalein położonym w Republice Wysp Marschalla. Samolot wraz z rakietą wystartował około godziny 16:50 UTC. Następnie przeleciał w miejsce zrzutu rakiety nad Oceanem Spokojnym. Rakieta została oddzielona od samolotu o godzinie  17:47:22.64 UTC. Chwilę potem uruchomiony został silnik stopnia 1. Po 20 sekundach od startu rakieta przekroczyła szybkość dźwięku. Po 40 sekundach od startu przekroczyła obszar o największym ciśnieniu aerodynamicznym. Po 1 minucie i 18 sekundach od startu, o godzinie 17:48 UTC wyłączony został silnik stopnia 1. Następnie przez 22 sekundy rakieta znajdowała się na trajektorii balistycznej. Po odrzuceniu stopnia 1 włączony został silnik stopnia 2. W czasie 2 minut i 20 sekund od rozpoczęcia misji, o godzinie 17:49 UTC odrzucona została dwuczęściowa owiewka. Po 2 minutach i 48 sekundach od startu, o godzinie 17:50 UTC pracę zakończył silnik stopnia 2. Przez kilka następnych minut rakieta znajdowała się na trajektorii balistycznej. W czasie 4 minut i 30 sekund od startu, o 17:51 UTC wykonany został manewr zmiany orientacji przestrzennej przed odrzuceniem stopnia 2. Po oddzieleniu stopnia 2, w czasie 5 minut i 10 sekund od rozpoczęcia lotu (o 17:52 UTC) pracę rozpoczął silnik stopnia 3. Po 6 minutach od startu, o 17:53 UTC rakieta wyszła z zasięgu stacji śledzenia na atolu Kwajalein. W dalszym okresie nie było łączności, a dane były rejestrowane na pokładzie. Przed obdzieleniem stopnia 3 łączność miała zostać nawiązana poprzez satelity systemu TDRS (Tracking and Data Relay Satellite System), co jednak nie powiodło się. W czasie 12 minut i 30 sekund od startu, o 17:59 UTC sygnał z rakiety został odebrany przez stację na Hawajach. Tym samym potwierdzono wykonanie manewru zmiany orientacji rakiety i obdzielenia stopnia 3. Zespół Star 27/IBEX wszedł więc na parkingową orbitę okołoziemską. Następnie odrzucony został stożkowaty łącznik pomiędzy stopniem 3 a silnikiem Star 27. Łączność była możliwa dzięki stacji na Wsypie Wniebowstąpienia. Następnie zapłon silnika Star 27 umieści statek na orbicie o apogeum w odległości 50 promieni Ziemi. Oddzielnie satelity zostało potwierdzone o godzinie 18:21 UTC. Następnie pojazd bez problemów nawiązał łączność z satelitami TDRS. Cały start przebiegał prawidłowo. Był to 40 start rakiety typu Pegasus, 30 start w konfiguracji XL, oraz 2 start wykonany z atolu Kwajalein.

Po starcie IBEX zastosował swój hydrazynowy system napędowy do podniesienia perygeum orbity. Orbita robocza charakteryzowała się perygeum na wysokości 16 000 km, apogeum 325 000 km i okresem obiegu 8 dni. Wybrana orbita robocza pozwoliła na pomiary ENA poza intensywnymi emisjami pochodzącymi z magnetosfery Ziemi.

Po przetestowaniu funkcjonowania systemów statek oraz jego instrumentów naukowych rozpoczęły się faza obserwacji naukowych. Dane naukowe były zbierane w odległości ponad 10 promieni Ziemi. Zebrane dane były następnie transmitowane w czasie przelotów poniżej 10 promieni Ziemi nad jej powierzchnią. Pierwsze pomiary ENA były wykonane po okresie 45 od startu, a pierwsze globalne pokrycie zostało otrzymane po około 6 miesiącach od startu. Pełne dane zostały otrzymane po 2 latach. Misja nominalna trwała 2 lata. Następnie została przedłużona.

W lipcu 2011 r wykonano manewr modyfikacji orbity. Perygeum orbity znalazło się na wysokości 310 042.9 km, apogeum 43 586.5 km i okresem obiegu 13 004.6 minuty (9.03 dnia) Okres obiegu wynosił 9.1 dnia. 3 obiegi były wykonywane co 27.3 dnia. W tym samym czasie Księżyc wykonywał 1 obieg wokół Ziemi. Dzięki temu orbita pojazdu nie była zaburzana przez pole grawitacyjne Księżyca. Stała się niezwykle stabilna. Zmniejszyło to zużycie paliwa do korekt orbity. Pozostały zapas paliwa pozwalał na prowadzenie misji przez ponad 40 lat.  Po raz pierwszy satelita NASA został umieszczony na orbicie tego typu.

Centrum kontroli misji (Mission Control Center - MCC) znajduje się w Dulles. Do baczności zostanie zastosowana uniwersalna sieć kosmiczna (Universal Space Network - USN). Centrum operacji naukowych misji (Science Operations Center - ISOC) znajduje się w SwRI w San Antonio. ISOC jest odpowiedzialne za monitorowanie działania instrumentów naukowych i ocenę zebranych danych. W jego obrębie są planowane pomiary za pomocą sprzętu pojazdu. Ponadto przetwarza wszystkie zebrane dane naukowe i kalibracyjne, rozprowadza je w obrębie zespołu naukowego misji oraz dostarcza do archiwum w obrębie NSSDC.
« Ostatnia zmiana: Sierpnia 18, 2014, 02:10 wysłana przez Scorus »

Polskie Forum Astronautyczne

Odp: IBEX (kompendium)
« Odpowiedź #2 dnia: Lipca 13, 2010, 21:06 »