NC
Główna kamera sondy Stardust jest jedną z kamer nawigacyjnych. Oprócz wykonania zdjęć jądra kometarnego z durzą rozdzielczością miała za zadanie naprowadzić sondę na jądro. Do zasadniczych celów naukowych kamery zaliczało się: wykonanie zdjęć powierzchni jądra pozwalających na badania jego morfologii, pochodzenia i nieregularności w rozmieszczeniu minerałów; poznanie kształtu, wielkości, albedo i rotacji jądra; określenie rozkładu pyłu i gazu w komie oraz związanych z nią dżetach; oraz poszukiwania obszarów jądra będących źródłami pyłu. Planowane było uzyskiwanie zdjęć multispektranych w czasie zbliżania i oddalania się, oraz zdjęć w rożnych fazach w czasie największego zbliżenia. Obrazy multispektralne miały dostarczyć informacji na temat składu gazu, dynamiki gazu i pyłu oraz dżetach. Obrazy jądra komety Wild 2 charakteryzowały się rozdzielczością około 10 razy większą od zdjęć jądra komety Halleya wykonanych przez sondę Giotto. Dzięki mniejszej aktywności komety możliwe było wykonywanie zdjęć w znacznie mniejszej odległości od jądra. Nadawały się one do bezpośredniego porównania z obrazami jądra komety Borelly uzyskanymi przez sondę Deep Space 1. Jądro o wielkości 6 kilometrów miało wielkość jednego piksela z odległości 100 000 km, na 4.6 godziny przed największym zbliżeniem. Relatywnie mała szybkość sondy podczas przelotu i niewielka odległość pozwoliła następnie na uzyskanie większej liczby wysokorozdzielczych zdjęć niż w przypadku wcześniejszych misji do komet. Znacznie uzupełniło to główny cel misji, jakim było zebranie próbek pyłu.
Kamera charakteryzuje się masą 12 kg i poborem mocy 18 W. Układ optyczny kamery został pierwotnie zaprojektowany, zbudowany i przetestowany dla programu Voyager. Jest to refraktor soczewkowy typu Petzval. Długość ogniskowej wynosi 200 mm (f/3.5), a zakres widmowy - 380 nm - 1000 nm. Pole widzenia ma wymiary 3.5 x 3.5 stopnia. Rozdzielczość wynosi 60 mikroradianów na piksel. Elementy optyczne za wyjątkiem filtrów zostały wykonane z materiałów LF5G15 i BK7G14 odpornych na promieniowanie. Dla misji Stardust zaprojektowano nowy element spłaszczający pole widzenia. Został on umieszczony z przodu CCD. Zapobiega nadmiernej krzywiźnie obrazu i dostarcza dodatkowej ochrony CCD przed promieniowaniem. Optyka jest zainstalowana na 3 prętach z invaru, pozwalające na utrzymanie skupienia we wszystkich temperaturach podczas misji. Cylinder optyczny jest przyłączony do układu migawki. Ma strukturę kratownicy z aluminium. Również pochodzi z programu Voyager. Do kalibracji służy lampa kalibracyjna położona w odległości 6 mm od pierwszej soczewki.
Układ migawki jest częścią zapasową z programu Voyager. Składa się z dwóch ostrzy umieszczonych w płaszczyźnie ogniskowej. Każde ostrze jest uruchamiane przez własny solenoid rotacyjny. Czas ekspozycji jest określony przez czas pomiędzy pulsem otwierającym i zamykającym. Puls otwierający zasila ostrze „przednie”, a puls zamykający – ostrze „tylne”. Sekwencja ekspozycji zaczyna się z przednim ostrzem zakrywającym otwór wejściowy. Puls otwierający przesuwa ostrze przednie odsłaniając otwór, a puls zamykający przesuwa ostrze tylne, które ponownie zasłania otwór. Magnesy trwałe w solenoidach ostrzy utrzymują je w stałej pozycji w czasie gdy migawka nie jest zasilana. Ekspozycje mogą być uzyskiwane z ostrzami poruszającymi się w dowolnym kierunku. Łącznie jest dostępnych 4096 czasów ekspozycji, od 5 ms do 20 s, zmienianych co 5 ms. Podczas obserwacji lampy kalibracyjnej można zastosować dłuższe ekspozycje. Wtedy migawka jest zasilana przez jakiś wybrany, dłuższy czas.
Kamera posiada 8 filtrów barwnych. Niestety koło filtrowe uległo zablokowaniu po około 2 latach po starcie. Z powodu awarii nie nastąpiły problemy w nawigacji, część funkcji kamery NC przejęły kamery gwiazdowe. W czasie przelotu nie wykonano jednak zdjęć multispektralnych, a uzyskane obrazy miały nieco mniejszą rozdzielczość niż zakładano.
Detektor CCD pochodzi z instrumentu ISS sondy Cassini. Ma wymiary 1024 x 1024 pikseli. W czasie użytkowania jego temperatura znajduje się w przedziale od -55 do -25° C. Jest umieszczony w hermetycznym pojemniku wypełnionym argonem. Temperatura w okolicach -35° C pozwala na znoszenie prądu ciemnego. Zmniejsza też wpływ promieniowania gamma, protonów i neutronów. Chłodzenie jest bierne.
Instrument jest wyposażony w zwierciadło skanujące, które może obmacać się o 180 stopni celem śledzenia jądra. Dzięki temu nieruchomy układ optyczny może stale obserwować cel. Mechanizm składa się z cylindra ze zwierciadłem, jednostki jezdnej z silniczkiem, skrzyni biegów oraz elektroniki kontrolnej. Sekcja cylindryczna znajduje się w osi soczewek układu optycznego. Składa się z części ruchomej ze zwierciadłem oraz części nieruchomej. Struktura ta, zawierająca również łożyska jest wykonana z tytanu. Pozwala na precyzyjne obracanie zwierciadła przy temperaturze do 100° C.
Kamera znajduje się za główną osłoną przeciwpyłową sondy. Dzięki temu zwierciadło skanujące nie jest narażone na uderzenia cząstek pyłu. Aby kamera mogła wykonywać zdjęcia bez przeszkód spowodowanych przez osłonę zastosowano dodatkowo peryskop o masie 2.5 kg. Pozostała część kamery ma masę 9.5 kg. Peryskop zawiera dwa zwierciadła ustawione pod kątem 45 stopni w stosunku do statku. Zwierciadła są wykonane z aluminium. Zmniejsza to stopień degradacji wywołanej uderzeniami pyłu oraz szybkość degradacji. W celu zmniejszenia masy zwierciadła zostały wykonane z piany aluminiowej porytej spójnymi arkuszami z przodu i z tyłu. Zwierciadło przednie, wystawione na działanie pyłu zostało tylko wypolerowane i pokryte cienką warstwą ochronną aluminium. Zwierciadło tylne, odwrócone od pyłu po wypolerowaniu zostało pokryte warstwą niklu a następnie cienką, ochronną warstwą aluminium. Takie wykończenie zapewniło większą gładkość, jednak uderzenie przez ziarna pyłu mogłoby spowodować złuszczanie.
Elektronika instrumentu składa się z dwóch zasadniczych części – elektroniki kamery oraz elektroniki zwierciadła skanującego. Elektronika obsługująca głowicę kamery jest umieszczona na strukturze za płaszczyzna ogniskowej. Pozostałe elementy elektroniki kamery oraz elektronika zwierciadła skanującego znajdują się za płycie podstawowej instrumentu. Elektronika kontroluje pracę NC, pozwala na wykonywanie komend oraz na wysyłanie danych naukowych. Całość elektroniki kamery pobiera niej niż 8W, a elektronika zwierciadła – mniej niż 10W.
Część elektroniki kamery położona za płaszczyzną ogniskowej, czyli elektronika głowicy kamery kontroluje działanie detektora CCD i wstępnie przetwarza dane z detektora. Odczyt każdego piksela jest ucfrawioany 12-bitowo, co dostarcza zasięgu dynamicznego 4096. Tępo odczytu detektora wynosi 300 kilopikseli na sekundę. Podczas testów naziemnych wykorzystywany był też dołączony do elektroniki głowicy dodatkowy port dostępu bezpośredniego, pozwalający na bezpośrednie wysyłanie komend do NC.
Pozostała część elektroniki kamery – elektronika główna wykonuje wszystkie funkcje sterujące kamerą oraz dostarcza zasilania. Dostarcza zegara dla CCD, zawiera bufor dla danych, kompresor danych, system sterujący lampą kalibracyjną, multiplekser, kontroler, sterownik magistrali ze statkiem i zasilacz. Do komunikacji z systemem zarządzania danymi statku są wykorzystywane magistrale RS-422. Magistrala wysokiej przepustowości służy do przesyłania obrazów, a magistrala niskiej przepustowości do przesyłania komend oraz odbierania danych inżynieryjnych. Szybkość transmisji danych z kamery jest stała, wynosi 300 kbpxls na sekundę. Dane mogą być przetwarzane na kilka sposobów. Możliwe jest zastosowanie kompresji Square-Root. 12-bitów z każdego piksela jest przetwarzanych do 8 bitów.
Elektronika zwierciadła skanującego posiada własny interfejs ze statkiem kosmicznym. Zawiera on interfejs zasilania, dwukierunkową magistralę RS-422 niskiej szybkości do przesyłania koment i danych inżynieryjnych, oraz magistralę RS-422 niskiej szybkości do przesyłania impulsów uruchamiających silniczek. Wszystkie połączenia z mechanizmem zwierciadła są zapewnione przez 24-szpilowy łącznik J2, umieszczony na płycie podstawowej NC.
Wątek: Stardust / Stardust-NExT (kompendium) (Przeczytany 24899 razy)