DSCOVR - Deep Space Climate Observatory
úvod
DSCOVR je vesmírna sonda, ktorá má pravdepodobne najneobvyklejšiu históriu všetkých programov a bola o nej diskutovaná rovnako kontroverzne. Po mnohých rokoch skladovania sa konečne začne začiatkom roka 2015.
príbeh
Al Gore však mal obzvlášť rád túto nahrávku z Apolla 17, celej Zeme (môžete vidieť Antarktídu a Afriku, Antarktída je plne osvetlená, pretože Apollo 17 sa uskutočnilo v decembri 1972, keď bolo na južnej pologuli leto). Tento obrázok s názvom „Modrý mramor“ je tiež výnimkou na obrázkoch Apolla, inak tam zvyčajne vidíte aj polovicu alebo tri štvrtiny Zeme.
Misia sa začala v roku 1998 s cieľom inšpirovať verejnosť a poskytovať vzdelávanie. Cieľom bola lacná misia za účasti univerzít a študentov s cieľom ušetriť náklady. Mala sa začať pred koncom roku 2000, necelé tri roky po začiatku projektu v marci 1998. Veľmi skoro sa misia, ktorá mala podľa kritikov jediný účel - šetrič obrazovky „za 100 miliónov dolárov“, nazvať „Goresat“ (technicky zle, pretože to nie je satelit. „Goreprobe“ by bol správnejší.) Pôvodným cieľom bolo urobiť farebný obraz Zeme, ktorý zodpovedá HD televízii.
Ale do roka a pol začala NASA pridávať vedecké prístroje na získavanie ďalších údajov, outsourcing výroby do priemyslu a lacná misia sa stala oveľa nákladnejšou. Čoskoro boli vybrané dva prístroje na pozorovanie Zeme a jeden na pozorovanie slnečného vetra, ktoré tak našli uplatnenie popri práci s verejnosťou. Štart sa pôvodne plánoval s celkovými nákladmi 50 miliónov dolárov vrátane dopravy na misiu STS-107 (s ďalším horným stupňom). Bola povolaná Všeobecná účtovná kancelária (GAO), aby na vaše náklady skontrolovala projekty. V tom čase NASA uviedla náklady na misiu vo výške 99,4 milióna dolárov. GAO však zistilo, že neboli zohľadnené mnohé náklady, napríklad nová stredná škola alebo spustenie kyvadlovej dopravy (ktoré pochádzali z iného rozpočtu), ktoré dosiahli sumu 144 až 171 miliónov dolárov. To bolo trikrát vyššie, ako bolo plánované. Predložila tri návrhy:
- Pokračovať v misii ako doteraz, ale zamerať sa na komerčný štart, aby sa ušetrili náklady.
- Vráťte sa k starému konceptu odstránením vedeckých prístrojov. Mali zásadný vplyv na energetický a hromadný rozpočet.
- misia „Virtual Triana“, ktorá zhromažďuje a spracováva obrazy celej Zeme, ktoré sa už hromadia z iných misií na portáli, t. j. vymazanie misie.
Zmenou vlády z Clintonovej na republikánskeho Busha sa misia najskôr zastavila a potom zrušila. Za Busha nebol vedecký program hlavnou prioritou, zatiaľ čo za Clintonovej vlády bol program Discovery zahájený mnohými novými vesmírnymi sondami. Vesmírna sonda, ktorej vedecká užitočnosť bola otázna a ktorá sa spájala aj s menom demokratického politika, mala ťažké chvíle. Okrem toho došlo k klasifikácii GAO, ktorá tiež nepodporila sondu v tejto podobe.
Začalo sa to na jar roku 2001, keď Bushova administratíva dala budovaniu ISS najvyššiu prioritu a zrušila lety kyvadlovou dopravou, ktoré na ISS nesmerovali, s cieľom dokončiť stanicu čo najrýchlejšie. Na implementáciu chýbal aj horný stupeň s názvom GUS (gyroskopický horný stupeň, po stabilizácii nie krútením, ale rýchlo sa otáčajúcimi gyroskopmi). Ten ešte nebol vyvinutý. GAO navrhlo inštaláciu Triany na talianskom stupni IRIS. Kvôli ušetreniu nákladov bola Triana pripravená ísť v novembri 2001 (mala sa začať STS-107, misia na konci ktorej vyhorela Kolumbia) a bola uložená v čistej miestnosti GSFC v novembri 2001. V roku 2003 bola sonda premenovaná na DSCOVR.
Je zaujímavé, že bol dodržaný návrh nezačať sondu, ale nebol zriadený ani portál „Virtual Tirana“, portál, ktorý koktá iba snímky z existujúcich satelitov (pre NASA je v skutočnosti hračkou). V roku 2009 webová stránka (http://triana.gsfc.nasa.gov/) neprešla do režimu offline, obsah však už nebol prístupný. V roku 2011 prešlo do režimu offline.
V roku 2012 hľadalo letectvo spôsoby, ako podporiť novú spoločnosť SpaceX. Politicky by mala existovať väčšia konkurencia v sektore financovania USA. NASA zadala objednávky na dopravu na ISS. Išlo o prácu s nízkym rizikom, pretože ISS poháňa niekoľko kozmických lodí a NASA platila iba za prepravovaný náklad, nie za štarty. DoD nechcelo zveriť svoje veľmi drahé vojenské satelity spoločnosti SpaceX bez toho, aby táto spoločnosť ukázala, ako spoľahlivá je. Jeden teda hľadal misie, ktoré nemali zásadný význam pre národnú bezpečnosť. Našla užitočné zaťaženie v DSCOVR. Pre Falcon Heavy bol rezervovaný demonštračný let bez užitočného zaťaženia, predovšetkým však raketa môže demonštrovať svoje schopnosti. U modelu Falcon 9 prišla vhod sonda do uloženého priestoru, ktorá sa dnes nazývala DSCOVR. Pretože to letectvo nestálo žiadne peniaze. USAF by platili iba za vypustenie, hoci sonda bola stále financovaná NASA. Pretože DSCOVR je veľmi ľahký, môže Falcon 9 presunúť kozmickú loď na slnečnú obežnú dráhu bez horného stupňa. To ušetrilo peniaze na strednú školu. V decembri 2012 USAF nariadil uvedenie Falcon 9 na trh pre DSCOVR.
Takže ste sa dohodli a DSCOVR je vesmírna sonda, ktorá má troch „otcov“: NASA, ktorá financovala stavbu vesmírnej sondy, NOAA, ktorá financuje operáciu a „výzbroj“, a USAF, ktorá platí za štart.
Štart bol naplánovaný na rok 2014, ale do roku 2015 skĺzol kvôli oneskoreniam spoločnosti SpaceX. NASA zaplatila za dokončenie sondy okolo 100 miliónov dolárov a skladovanie stálo ďalší milión dolárov ročne. Kontrakt DoD na uvedenie na trh predstavuje ďalších 96 miliónov dolárov. Podiel NOAA sa na webe odhaduje na 105,8 milióna dolárov. vesmírna sonda je teraz najmenej šesťkrát drahšia, ako sa plánovalo.
V máji 2014 boli snímače a prístroje skontrolované a kalibrované a kozmická loď začala vykonávať predštartové testy, počnúc testom EMC. V októbri 2014 boli dokončené a DSCOVR bol pripravený na presun do Kennedyho vesmírneho strediska. Dorazila tam v decembri 2014.
Vesmírna sonda
Rovnako ako väčšina nových kozmických lodí, aj DSCOVR je založený na všeobecnom autobuse, ktorý je potom prispôsobený konkrétnej misii. V tomto prípade ide o autobus vesmírnej lode SMEX-Lite, ktorý v tom čase pochádzal od spoločnosti Swales Aerospace, dosť neznámej spoločnosti v kozmickom priemysle. Autobus umožňuje užitočné zaťaženie až 200 kg s celkovou vzletovou hmotnosťou 610 až 760 kg. NASA ho použila na päť misií Small Explorer (SMEX) v rokoch 1992 až 2002. DSCOVR sa skladá z dolného všeobecného autobusu s avionikou a hnacím modulom a z hornej časti špecifickej pre misiu, ktorá obsahuje aj solárne články. Táto horná zbernica je postavená na koncepcii plug & play. Môžete „zapojiť“ komponenty, ktoré potrebujete pre aktuálnu misiu. Spodný autobus váži bez paliva 215 kg. Táto štandardizovaná zbernica je navrhnutá na minimálnu pracovnú dobu 2 - 3 roky. Pôvodná misia Triany bola 3 roky.
Vesmírna sonda je stabilizovaná v troch osiach, takže prístroje sú vždy v súlade s cieľmi Zem a Slnko. Váži 570 kg na sucho plus 145 kg paliva. (750 kg s adaptérom na vystreľovač). Je priestorovo vysoký 1,54 m a má rozpätie krídel xxxx m.
V spodnej časti je pohonný modul. Obsahuje 145 kg hydrazínu, ktorý sa katalyticky štiepi. Výsledný horúci plyn sa používa na menšie a väčšie zmeny kurzu, ale aj na odkrútenie otočných kolies, ktoré preberajú priestorové vyrovnanie. Zásoba paliva je dostatočná na korekčnú kapacitu 600 m/s. To je viac než dosť. Solárne observatórium SOHO, ktoré zhromažďuje údaje takmer 20 rokov, má na palube 252 kg hydrazínu s vzletovou hmotnosťou 1696 kg a túto zásobu paliva ešte nevyužilo. Spotreba paliva DSCOVR však bude vyššia ako pri SOHO, pretože sonda letí Lissajousovými krivkami veľmi blízko s príslušne väčším počtom korekcií, takže vidí Zem vždy z určitého uhla. Zmena priestorovej polohy a zrýchlenie spôsobili, že 10 motorov rozkladalo hydrazín na horúci plyn.
Komunikácia prebieha cez 1,30 m vysokú planárnu anténu s vysokým ziskom na strane sondy otočenej k zemi. Používa vysielač s 5 wattovým prenosovým vedením a dokáže odosielať údaje rýchlosťou až 140 kbit/s. (Stará špecifikácia pre Trianu: 100 - 200 kbit) Telemetria sa prenáša s rýchlosťou 2 kbit/s. Okrem toho sú na hornom a dolnom konci sondy dve všesmerové antény, cez ktoré je vždy možné rádiové spojenie s nízkou dátovou rýchlosťou.
Dve solárne sústavy poskytujú na začiatku misie elektrinu s výkonom 600 wattov. Síra-nikel-kadmiová batéria s 9 článkami dodáva elektrinu, keď ešte nie sú nasadené solárne panely. Po opustení Zeme solárne články skutočne permanentne dostávajú prúd, pokiaľ nie je sonda odvrátená od slnka (čo by sa pri vedeckej prevádzke nemalo stať, pretože potom anténa a prístroje pozerajúce sa na Zem stratia svoje ciele). Batéria môže pri plnom nabití fungovať najmenej 21 hodín. Autobus spotrebuje 158 wattov elektrickej energie. Ďalej dodáva do užitočného zaťaženia až 130 wattov elektriny. S rezervami je energetická potreba sondy 357 wattov, takže výkon 600 wattov na začiatku misie je viac ako dostatočný, aj keď je znížený v dôsledku poškodenia žiarením.
Hlavný procesor je založený na procesore Power PC/6000, ktorý je vytvrdený žiarením s maximálnou dávkou 1 MRad. K dispozícii sú rôzne úrovne výkonu so špičkovým výkonom najmenej 8 - 10 MIPS. Má pracovnú pamäť 256 MB a ďalšiu pamäť 64 MB, ktorá slúži iba na rozpoznávanie a opravu chýb v pracovnej pamäti. Vstavaná pamäť má kapacitu 2,6 GB. Užitočné zaťaženie je pripojené cez rozhranie RS-422 (do 1 Mbit/s), príkazy a telemetria cez zbernicu MIL-SRTD 1553 s maximálnymi dátovými rýchlosťami 30 kbit/s. Avionik je odolný voči žiareniu do 30 krad a zvládne jednotlivcov Poruchy úlovkov (odolnosť SEU). Bez rádiového kontaktu môže sonda pracovať autonómne 72 hodín. Tieto údaje sú založené na pôvodnej zbernici SMEX-Lite, bez ohľadu na to, či DSCOVR nahradil komponenty alebo nie, je otvorený.
Pozíciu vesmírnej sondy určujú kamery Startracker a menia ju reakčné zotrvačníky. Sú 4 kusy. Potrebujete tri na zmenu polohy v ľubovoľnom priestorovom smere. Štvrtý slúži ako rezerva. Sondu je možné zarovnať s presnosťou na 4,5 oblúkových sekúnd a jej polohu je možné rozpoznať s presnosťou na 3,3 oblúkových sekúnd. Pri pohľade na zem to zodpovedá neistote 34 alebo 25 km. Počiatoční stopéri spoločnosti Ball Aerospace Systems používajú katalóg 2 000 hviezd na určenie polohy fotografovaním oblohy a porovnaním hviezd na obrázku s katalógom. Pretože sú kamery pevne namontované a viete ich vyrovnanie, viete aj to, ako je sonda zarovnaná.
Nástroje
DSCOVR má na palube tieto prístroje:
- Zemská polychromatická zobrazovacia kamera (EPIC): Fotoaparát, ktorý sníma Zem v 10 spektrálnych kanáloch
- Plasmag: Sada senzorov a detektorov na monitorovanie medziplanetárneho magnetického poľa a elektricky nabitých častíc.
- NISTAR je prístroj, ktorý meria celkové slnečné žiarenie Zeme
| EPIC | 63,2 kg |
| NISTAR | 23,5 kg |
| PLASMAG |
Jediným zobrazovacím nástrojom je kamera EPIC. Bol vyvinutý spoločnosťou SIO (Scripps Institution of Oceanography) na USCD (Kalifornská univerzita v San Diegu) a zostrojil ju Lockheed-Martin. Prístroj sa skladá z ďalekohľadu Cassegrain s filtračným kolieskom a CCD detektora s pripojenou elektronikou. Výhodou polohy pozorovania je, že prístroj dokáže pokryť celý povrch Zeme v priebehu jedného dňa, a to s konštantnými uhlami odrazu 165 až 178 stupňov.
Desať filtrov zvyšuje vedecký prínos, pretože sú v nasledujúcich vlnových dĺžkach:
| 317 | 1 | Detekcia ozónu |
| 325 | 1 | Detekcia ozónu |
| 340 | 3 | Detekcia ozónu, aerosóly, odraz |
| 388 | 3 | Aerosóly, odraz, vegetácia, obrázky RGB |
| 443 | 3 | Aerosóly, odraz, vegetácia, obrázky RGB |
| 552 | 3 | Aerosóly, odraz, vegetácia, obrázky RGB, index listovej oblasti, pásmo O2B |
| 680 | 2 | Aerosóly, odraz |
| 688 | 0,8 | Výšky oblakov v pásme O2-B, výška aerosólov |
| 764 | 1 | Výškové oblačné pásmo O2-B |
| 788 | 2 | Aerosóly, odraz, vegetácia, index listovej oblasti, referencia pásma O2B |
Knihy od autora o vesmírnych sondách
Dlho som mal iba jednu knihu o vesmírnych sondách: dve vesmírne sondy Mars z roku 2011, Phobos Grunt a Mars Science Laboratory. Zatiaľ čo ruská vesmírna sonda teraz spočíva na dne Pacifiku, Curiosity dostala iba misiu. Kniha poskytuje informácie o histórii projektu, technickej štruktúre sond a ich experimentov, plánovanom poslaní a cieľoch. Misia Curiosity je zdokumentovaná až po pristátí (Sol 10). Začiatočníci majú úžitok z kapitol, ktoré načrtávajú predchádzajúci výskum Marsu, vysvetľujú, ako fungujú prístroje, ale tiež vysvetľujú, aký je pravdepodobný život na Marse.