Deep Space 1: Poskytování bohatství nových vesmírných technologií

2023 Autor: Brooke Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-05-20 23:53

Deep Space 1 (DS1) byla průkopnická kosmická loď vypuštěná koncem 90. let v rámci programu NASA New Millenium Program. Primárním cílem mise kosmické lodi bylo otestovat desítky nových a převratných technologií, které byly implementovány v budoucích misích, jako jsou Dawn a New Horizons.

Technologické testování kosmické lodi DS1 bylo úspěšné a významně přispělo ke snížení rizik a nákladů pro pozdější kosmické lodě. Mise předčila očekávání také tím, že pořídila zblízka snímky asteroidu 9969 Braille a komety Borrelly, když kosmická loď prolétala kolem.

Testování tech

Místo vědy se DS1 zaměřil na nové technologie. Cílem mise NASA bylo otestovat výkon pěti pokročilých technologií za letu, stejně jako dalších tří ze šesti potenciálních přístrojů, do 30. září 1999, což je konec primární mise DS1.

Agentura také plánovala, že palubní iontový pohonný systém pohání kosmickou loď na trajektorii setkání s asteroidem, během níž by NASA mohla posoudit, jak pohonný systém interagoval s kosmickou lodí a okolním prostředím. Výzkumníci se obávali, že provoz iontových trysek by mohl kontaminovat jak vědeckou, tak technickou část mise, a úkolem DS1 bylo odhalit, jak bude kontaminace fungovat.

DS1 neslo následujících 12 pokročilých technologií:

Požadované hodnocení: Každý z nich musel být vyhodnocen z hlediska úspěchu mise.

Nepovinné hodnocení: K úspěchu mise jsou zapotřebí pouze tři ze šesti.

A ještě dodatek na poslední chvíli:

Plazmový experiment pro planetární průzkum (PEPE): Miniaturní integrovaný iontový/elektronový spektrometr, PEPE spojil několik přístrojů do kompaktního, nízkohmotného balíčku

Všech 12 kusů nové technologie bylo úspěšně vyhodnoceno v předstihu do konce června 1999. Marc Rayman, hlavní inženýr mise a zástupce manažera mise DS1, později na svém blogu DS1 napsal, že mise předčila jeho očekávání.

"Ani jsem nepředpokládal, že budeme moci otestovat všech 12 technologií v primární misi," napsal. "To je velké užitečné zatížení a vyžadovalo to obrovské množství práce, aby je zvládli."

Návštěva asteroidu

Po těchto úspěšných testech se DS1 zaměřila na asteroid 1992 KD. Právě včas před průletem kosmické lodi kolem asteroidu The Planetary Society oznámila výsledky své soutěže o pojmenování, která označila skalní těleso jako 9969 Braillovo písmo (9969 znamená, že tento vesmírný kámen byl 9. 969. asteroidem, který byl očíslován od roku 1801 objev prvního asteroidu Ceres, který je také klasifikován jako trpasličí planeta). Jméno je poctěno nevidomým francouzským pedagogem Louisem Braillem, který vyvinul systém tisku a písma hojně využívaný nevidomými.

Nová technologie DS1 byla testována během návštěvy kosmické lodi v Braillově písmu. Před setkáním měl program pro sledování cíle v navigačním systému problém, který způsobil, že vědecké přístroje během přiblížení směřovaly pryč od asteroidu. Kamery byly během průletu vypnuty, aby mohl PEPE využít dostatek energie ke sběru vysoce kvalitních dat.

Po průletu Braillovým písmem se DS1 otočil, aby pořídil snímky asteroidu, zatímco se vzdaloval. Ale kvůli problémům se sledováním cíle získala sonda pouze dva černobílé snímky povrchu asteroidu a tucet snímků infračerveného spektrografu, které pomohly odhalit složení asteroidu. Spektra ukázala, že Braillovo písmo je podobné Vestě, druhému největšímu objektu v pásu asteroidů.

Přestávka v plánech

Primární mise DS1 skončila 18. září 1999, ale po průletu Braillovým písmem byla mise schválena k prodloužení, aby mohla kosmická loď navštívit kometu.

20. října 1999 vstoupil DS1 do fáze setrvačnosti, která měla trvat do poloviny prosince téhož roku. Po cestě zachytil MICAS 48 infračervených spekter Marsu, pokrývajících téměř dvě plné rotace planety, z dosahu 34 milionů mil (55 milionů km). V té době byly tyto snímky nejkvalitnějšími spektry Marsu nashromážděnými v tomto rozsahu. Snímky odhalily přítomnost dříve nerozpoznaných povrchových minerálů.

11. listopadu 1999, poté, co byla získána data z Marsu, ale předtím, než byla odeslána na Zemi, přestala fungovat hvězdná referenční jednotka (SRU) DS1. SRU byla součástí navigačního systému a poskytovala kosmické lodi její jediný způsob, jak sledovat, kde se ve vesmíru nachází. Znalost jeho polohy bylo důležité, aby kosmická loď mohla nasměrovat své antény zpět k Zemi. Přestože byla SRU považována za kritické zařízení kosmické lodi, nebylo dostatek finančních prostředků na záložní nástroj.

Ale místo zrušení mise použil tým NASA viditelný kanál v MICAS ke sledování hvězdy a poté vytvořil program pro navigaci a ovládání kosmické lodi pomocí relativní polohy hvězdy. Sedm měsíců strávených odstraňováním problému znamenalo, že návštěva komety Wilson-Harrington byla zrušena, což týmu poskytlo několik měsíců navíc na vyřešení problémů.

Navzdory dlouhému očekávání, že jejich řešení bude fungovat, tým DS1 dokázal překonat neúspěch. "Zotavení se po ztrátě sledovače hvězd bylo jedním z našich nejlepších úspěchů," uvedl Rayman v prohlášení.

Na této cestě DS1 vytvořil nový rekord v nejdelší provozní době jakéhokoli pohonného systému ve vesmíru. Do 25. září 2000 měla DS1 na svém iontovém pohonném systému více než 5 800 hodin provozu, čímž překonala rekord z roku 1970 3 879 hodin, který stanovil NASA Space Electric Rocket Test II.

Chytání komety

Po opravě se DS1 v září 2001 vydal na průlet kolem komety 19p/Borrelly.

Návštěva DS1 v Borrelly vědcům otevřela oči. Stejně jako u průletu Braillovým písmem byly klíčové MICAS a PEPE. MICAS pořídil snímky komety, zatímco PEPE zkoumal složení objektu. Měření magnetického pole a plazmových vln byla provedena pomocí senzorů, které byly zkonstruovány pro měření účinků iontového pohonného systému na vesmírné prostředí a které byly za letu přeprogramovány tak, aby sbíraly vědecká data.

DS1 zachytil 52 snímků jádra Borrelly s použitím nejvyššího rozlišení. V té době bylo pouze 13 těles ve sluneční soustavě zobrazeno s lepším rozlišením.

"Je velmi vzrušující být mezi prvními lidmi, kteří mohou nahlédnout do tajemství, která tato kometa skrývá od doby, než byly vytvořeny planety," uvedl Rayman v prohlášení.

Konec cesty

Odeslání dat shromážděných v Borrelly na Zemi vyvolalo uzavření dvouleté prodloužené mise DS1, ale to nebyl konec pro kosmickou loď. Výzkumníci zahájili druhou rozšířenou misi věnovanou obnovenému testování pokročilé technologie kosmické lodi. V tomto okamžiku trvala celková mise třikrát déle než primární mise, což výzkumníkům umožnilo shromáždit bezprecedentní data o účincích dlouhodobých operací ve vesmíru.

I přes dlouhou životnost zůstala sonda nepoškozená a vědci zvažovali její odeslání k jinému cíli. Při třetím rozšíření mise by se DS1 v srpnu 2002 setkala s asteroidem pojmenovaným 1999 KK1. Tým DS1 se však rozhodl tento plán zrušit.

„Ač to mohlo být zajímavé, nebylo by to efektivní využití vašich nebo mých daňových dolarů,“napsal Rayman na svém blogu DS1. "Z Deep Space 1 jsme vymáčkli daleko, mnohem více, než jsme očekávali, a nyní nejzodpovědnějším způsobem, jak využít vzácné zdroje NASA, je obrátit naši pozornost na jiné mise."

Kosmická loď byla překonfigurována tak, aby umožnila DS1 provozovat neomezenou dobu, aniž by o Zemi slyšela nebo o ní hlásila. Dne 18. prosince 2001, po posledním testu iontového pohonu DS1 a uvolnění některých konečných dat, členové týmu vyslali příkaz k uvedení kosmické lodi do bezpečného režimu. Tato poslední instrukce byla 9. 905. velení mise. I když je možné, že kosmická loď nadále funguje, pokusy o kontakt s ní ze Země v roce 2002 selhaly.

Dnes DS1 nadále obíhá kolem Slunce podobně jako planeta, asteroid nebo kometa. A nese s sebou jakousi časovou kapsli. Koncem 90. let, před startem DS1, NASA prezentovala Boys & Girls Clubs of America informace o tom, co lidé dokázali v předchozím tisíciletí. Mladí byli poté vyzváni, aby napsali nebo nakreslili své názory na budoucnost. Přes 800 těchto náčrtů bylo zaznamenáno na CD-ROM umístěném na palubě kosmické lodi spolu s osobními myšlenkami a nadějemi některých lidí, kteří na misi pracovali.

"DS1 se stane inertním kusem kosmické flotsamy," napsal Rayman. "Ale možná to bude něco víc než to, protože to zůstane památníkem nejušlechtilejšího ducha lidstva pro dobrodružství, smysl pro zázrak, touhu objevovat a houževnatou kreativitu."

Budování budoucích misí

Různé mise těžily z technologických testů prováděných kosmickou lodí DS1.

Například mise NASA Dawn, která navštívila asteroid Vesta a trpasličí planetu Ceres, používala iontový motor ověřený DS1. Mise NASA Deep Impact, která vyslala „chytrý impaktor“na povrch jádra komety Tempel 1, spoléhala na AutoNav, průkopníka DS1, aby pomohla kompenzovat nepředvídatelnou dráhu komety.

Mise Stardust NASA také spoléhala na AutoNav. První mise NASA zaměřená výhradně na průzkum komety a první mise s návratem robotických vzorků, Stardust zachytil prach a vzorky během svého blízkého setkání s Comet Wild 2. Verze softwaru AutoNav, upravená pro průlet komety Borrelly, byla uplink na Stardust, aby mohl přesně lokalizovat jádro komety Wild 2.

Dokonce i vozítka těžila z technologického základu DS1. Rover Mars Curiosity NASA občas používá autonomní navigaci, když putuje po povrchu Marsu.

NASA New Horizons, první mise k Plutu a jeho měsíci Charon, byla první, která použila technologii beacon monitoru DS1.

Malý transpondér pro hluboký vesmír, který spojoval více telekomunikačních přístrojů do jednoho balíčku a byl poprvé testován s DS1, byl použit na různých misích, jako jsou mise Cassini a Kepler NASA.

„Kvůli testování technologie Deep Space 1 je mnoho budoucích misí, které by nyní byly nedostupné nebo dokonce nemožné, uskutečnitelných,“napsal Rayman. "Myslím si, že výsledky mise mohou přispět k budoucnosti s častějšími, dostupnějšími, schopnějšími a vzrušujícími misemi pro vědu o vesmíru a Zemi. Vždy jsem tvrdil, že skutečný vědecký návrat z Deep Space 1 je v budoucích misích." které umožňují technologie, které jsme testovali.“