Марс Куб Один - Mars Cube One

«MarCO» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Марко (значения).
Марс Куб Один (A и B)
Тип миссииТест реле связи
Пролет Марса
ОператорНАСА
Интернет сайтwww.jpl.nasa.gov/ cubesat/ миссии/ Марко.php
Свойства космического корабля
Тип космического корабля6U CubeSat
ПроизводительJPL
Стартовая масса13,5 кг (30 фунтов) каждый[1]
Начало миссии
Дата запуска5 мая 2018 (2018-05-05), 11:05 универсальное глобальное время[2]
РакетаАтлас V 401
Запустить сайтБаза ВВС Ванденберг SLC-3E
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Конец миссии
Последний контактMarCO-A: 4 января 2019 г. (2019-01-04)[3] MarCO-B: 29 декабря 2018 г. (2018-12-29)[3]
Параметры орбиты
Справочная системагелиоцентрический
Пролетая Марс
Ближайший подход26 ноября 2018, 19:52:59 (2018-11-26UTC19: 52: 59) универсальное глобальное время
Расстояние3500 км (2200 миль)[4]
Marco-logo-bw.png 

Марс Куб Один (или же MarCO) был Марс облет запущен 5 мая 2018 г. НАСА с На виду Миссия посадочного модуля на Марс.[5] Он состоял из двух нанокосмических аппаратов, MarCO-A и MarCO-B, который обеспечивал связь с Землей в реальном времени для На виду во время своего вход, спуск и посадка (EDL) 26 ноября 2018 г. - когда На виду был вне прямой видимости с Земли.[6] Оба корабля были 6U. CubeSats, и миссия была испытанием новых миниатюрных коммуникационных и навигационных технологий. Это были первые спутники CubeSats, которые работали за пределами околоземной орбиты, и помимо телекоммуникаций они также проверяли выносливость CubeSat в глубоком космосе. 5 февраля 2019 года НАСА сообщило, что оба спутника CubeSats замолчали к 5 января 2019 года и вряд ли о них снова услышат.[3] В августе 2019 года спутники CubeSats были удостоены чести за их роль в успешной посадке На виду спускаемый аппарат на Марс.[7]

В На виду посадочный модуль повторно передал свой телеметрия данные во время посадки, которые продемонстрировали новую систему ретрансляции и технологию для будущего использования в миссиях к другим телам Солнечной системы. Это обеспечило альтернативу орбитальным аппаратам для передачи информации и достигло порога развития технологий.

После того, как спутники MarCO замолчали в январе 2019 года, была вероятность того, что связь со спутниками может быть восстановлена ​​во второй половине 2019 года, поскольку спутники переместились в более благоприятное место в космосе. НАСА начало кампанию по установлению связи со спутниками в сентябре 2019 года. Попытки установить связь не увенчались успехом, и 2 февраля 2020 года НАСА объявило о завершении миссии Mars Cube One.[8]

Обзор

Мониторинг MarCO A и B На виду посадка (концепция художника)

Mars Cube One - первый космический корабль, построенный на CubeSat форма для работы за пределами околоземной орбиты для миссии в дальний космос. CubeSat состоит из небольших компонентов, которые желательны по нескольким причинам, включая низкую стоимость строительства,[9] быстрая разработка, простые системы и простота развертывания на низкая околоземная орбита. Они использовались для многих исследовательских целей, включая: биологические исследования, картографические миссии и т. Д. Технология CubeSat была разработана Калифорнийский политехнический государственный университет и Стэндфордский Университет, с целью быстрых и простых проектов, которые позволят студентам использовать эту технологию. Они часто упаковываются как часть полезной нагрузки для более крупной миссии, что делает их еще более рентабельными.[10]

Два космических корабля Mars Cube One идентичны и официально называются MarCO-A и MarCO-B и были запущены вместе для резервирования; инженеры JPL прозвали их ВАЛЛ-И и КАНУН относительно главных героев мультфильма ВАЛЛ-И.[11][12] Стоимость миссии MarCo составила 18,5 млн долларов США.[13]

Инженеры JPL MarCO рассматривают пролет Марса как демонстрацию технологии, которая может привести к еще большему количеству недорогих целевых небольших спутниковых миссий за пределами орбиты Земли.[14] Следя за выполнением миссии MarCO, НАСА предложило потратить больше денег на CubeSats в качестве дополнения к многомиллиардным проектам, которые иногда откладываются на несколько лет.[15]

Запуск и круиз

Запуском Mars Cube One руководило НАСА. Запустить программу обслуживания. Первоначально запуск был запланирован на 4 марта 2016 г. Атлас V 401,[16] но миссия была перенесена на 5 мая 2018 г. из-за серьезного отказа На виду научный инструмент.[17] Ракета Атлас V запустила космический корабль вместе с На виду, затем два MarCO разделились вскоре после запуска, чтобы лететь по собственной траектории к Марсу.[18] для проверки выносливости и навигации CubeSats в глубоком космосе.[19][20]

Во время крейсерского полета два космических корабля находились на расстоянии около 10 000 км (6200 миль) от На виду по обоим флангам в целях безопасности, и расстояние уменьшилось, когда три космических корабля приблизились к Марсу.[13] Ближайшее расстояние до Марса составляло 3500 км (2200 миль).[4]

Цели

Вид на Марс с MarCO-B во время его пролета 26 ноября 2018 г. Само это изображение предоставляет полезные атмосферные данные.[21]

Основная задача MarCO - испытать новые миниатюрные технологии связи и навигации. Они смогли обеспечить ретрансляцию связи в реальном времени, пока На виду спускаемый аппарат находился в фазе входа, снижения, посадки (EDL).[22]

Космические аппараты MarCO были запущены в паре (названы WALL-E и EVE для персонажи фильма ) для резервирования и летели по обе стороны от На виду. Несмотря на то, что вокруг Земли находится большое количество CubeSat, Mars Cube One - первая миссия CubeSat, вышедшая за пределы земной орбиты. Это позволило собрать уникальные данные за пределами атмосферы и орбиты Земли. Помимо использования в качестве коммуникационных реле, они также проверили выносливость компонентов CubeSat и возможности навигации в глубоком космосе. Вместо того, чтобы ждать несколько часов, пока информация вернется на Землю прямо с На виду посадочный модуль, MarCO, таким образом, передал критические данные EDL немедленно (с учетом только 8-минутного времени передачи Марс-Земля) после завершения посадки.[23][22][24] Информация, отправленная на Землю, включала изображение из На виду поверхности Марса сразу после приземления спускаемого аппарата.[25][26]

Без MarCO CubeSats, На виду передаст информацию о рейсе Марсианский разведывательный орбитальный аппарат (MRO), который не передает информацию так быстро. Видя уже существующие трудности в связи с наземным центром управления в особо опасных ситуациях, различные группы решили пересмотреть способ, которым данные передаются обратно на Землю. Предыдущие миссии отправляли данные непосредственно на Землю после приземления или на близлежащие орбитальные аппараты, которые затем передавали информацию.[22] Будущие миссии могут больше не полагаться на эти методы, поскольку CubeSats может улучшить ретрансляцию данных в реальном времени, а также снизить общую стоимость миссии.[18]

Просмотры от MarCO
Марс (24 ноября 2018 г.)
Марс (2 октября 2018 г.)
Земля и Луна (9 мая 2018 г.)

Дизайн и комплектующие

Летное оборудование Mars Cube One (в сложенном виде)

Конструкция включает два коммуникационных релейных спутника CubeSats, построенных Лабораторией реактивного движения НАСА, которые имеют спецификацию 6U (10 × 20 × 30 см). Ограничивающим фактором для разработки CubeSat является то, что все необходимые компоненты должны умещаться в раме спутника. Он должен содержать антенну, авионику для управления спутником, силовую установку, мощность и полезную нагрузку.[22]

Реле данных

На борту двух CubeSats находится сверхвысокочастотный (УВЧ ) антенна с круговая поляризация. Информация EDL от На виду был передан через UHF-диапазон со скоростью 8 кбит / с на CubeSats и одновременно ретранслировался на Группа X частота 8 кбит / с на Землю.[22] MarCO использовала развертываемую солнечную панель для питания, но из-за ограничений в эффективности солнечных панелей мощность для частоты X-диапазона может составлять всего около 5 Вт.

Для того, чтобы CubeSat мог передавать информацию, им нужна антенна с высоким коэффициентом усиления (HGA), которая является надежной, соответствует массовым спецификациям, имеет низкую сложность и доступную для сборки. Антенна с высоким коэффициентом усиления (направленная антенна ) имеет сфокусированную узкую радиоволну ширина луча. Оценивались три возможных типа: стандартный микрополосковый. патч антенна, а отражающий массив, и сетчатый отражатель. Благодаря небольшому плоскому размеру, необходимому для CubeSat, тип антенны с отражательной решеткой удовлетворял всем требованиям миссии. Компоненты отражательной матрицы HGA - это три сложенные панели, корневой шарнир, который соединяет крылья с корпусом CubeSat, четыре петли крыла и механизм отпускания троса. Панели антенны должны выдерживать изменения температуры во время миссии, а также вибрации во время развертывания.[22] MarCO передала важные данные по EDL сразу после приземления.[23][25] Эти сигналы прибыли на Землю восемь минут спустя.

Иллюстрация задачи ретрансляции MarCO

Движение

Двигательная установка насчитывает восемь подруливающие устройства на холодном газе которые управляют траекторией, а система управления реакцией скорректировать их отношение (3D-ориентация).[27] На пути к правильному месту передачи двигательная установка внесла пять небольших корректировок, чтобы убедиться, что два небольших космических корабля находятся на правильной траектории.[28] Небольшие изменения в траектории на ранних этапах развертывания миссии не только сэкономили топливо, но и пространство, которое могло бы занять любое дополнительное топливо, таким образом сохранив объем для других важных компонентов внутри космического корабля. MarCO-B (WALL-E) протекал практически с момента старта, но ранние оценки показали, что у него было достаточно для выполнения своей миссии.[13]

Завершив свою основную миссию, малый космический корабль продолжит движение по своим эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Инженеры ожидают, что они будут работать еще пару недель после прохождения орбиты Марса, в зависимости от того, на сколько хватит топлива и электроники.[13]

Связь, навигация и изображения

Каждый MarCO имеет радиостанцию ​​размером с мяч для софтбола, используемую для связи с землей в X-диапазоне, для приема данных от InSight с использованием УВЧ-диапазона и для сбора данных отслеживания для навигации. Их система ориентации оснащена звездный трекер который используется для определения положения космического корабля.[1][29] Кроме того, на каждом MarCO есть миниатюрная широкоугольная камера, которая используется для проверки развертывания и получения изображений для охвата.[30][1]

Подобные миссии за пределами околоземной орбиты

Запланированный Артемида 1 на Луну будет нести 13 кубесатов в качестве вспомогательной полезной нагрузки. Каждый CubeSat разрабатывается другой командой с разными целями.[31] В LICIA CubeSat будет перевозить Двойной тест перенаправления астероидов зонд, запуск которого запланирован на 2021 год. LICIA будет оказывать помощь DART, отслеживая его столкновение с астероидом.[32] Предлагаемый CubeSat под названием Афина, запущенный на той же ракете, что и Психея, полетит мимо астероида 2 Паллада в 2024 г.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Пресс-кит о запуске Mars InSight. НАСА, 2018.
  2. ^ Кларк, Стивен (9 марта 2016 г.). «Посадочный модуль InSight Mars избежал отмены, запуск намечен на 2018 год». Космический полет сейчас. Получено 9 марта 2016.
  3. ^ а б c Хорошо, Эндрю; Вендел, Джоанна (4 февраля 2019 г.). "За пределами Марса космический корабль Mini MarCO молчит". Лаборатория реактивного движения. НАСА. Получено 5 февраля 2019.
  4. ^ а б MarCO: планетарные кубСаты становятся реальностью. Ван Кейн, Планетарное общество. 8 июля 2015 г.
  5. ^ Стирон, Шеннон (18 марта 2019 г.). «Космос очень велик. Некоторые из его новых исследователей будут крошечными. - Успех миссии NASA MarCO означает, что так называемые кубесаты, вероятно, будут путешествовать в далекие уголки нашей Солнечной системы».. Нью-Йорк Таймс. Получено 18 марта 2019.
  6. ^ Асмар, Сами; Матушек, Стив (20 ноября 2014 г.). "Mars Cube One (MarCO) - первая планетарная миссия CubeSat" (PDF). Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинал (PDF) 25 января 2017 г.. Получено 2015-05-27.
  7. ^ Хорошо, Эндрю; Джонсон, Алана (9 августа 2019 г.). «MarCO получает« Оскар »за крошечный космический корабль». НАСА. Получено 10 августа 2019.
  8. ^ https://www.space.com/nasa-mars-cubesats-marco-mission-ends.html
  9. ^ Хотц, Роберт Ли (22 ноября 2018 г.). «Направляясь на Марс - большой эксперимент с крошечными спутниками: КубСаты размером с портфель, обычно используемые на орбите Земли, совершают межпланетное путешествие». Wall Street Journal. Быстро приближающиеся к Марсу два самых маленьких и дешевых космических корабля, которые когда-либо пересекали планеты, в авангарде того, что, как надеются американские и европейские разработчики спутников, однажды, будут рои крошечных зондов, бродящих по Солнечной системе.
  10. ^ Рука, Эрик (2015-04-10). «Мыслить внутри коробки». Наука. 348 (6231): 176–177. Дои:10.1126 / science.348.6231.176. ISSN  0036-8075. PMID  25859027.
  11. ^ Марсианские спутники NASA Wall-E и Eva будут первыми на другой планете. Элизабет Хауэлл, Космос. 1 мая 2018.
  12. ^ Первое изображение Марса НАСА с CubeSat. Пресс-релиз JPL. 22 октября 2018 г.
  13. ^ а б c d Крошечные спутники, идущие за посадочным устройством на Марс, ждут большие испытания. Марсия Данн, PhysOrg. 22 ноября 2018.
  14. ^ Уоллес, Марк (4 мая 2018 г.). «Малые спутники прокладывают путь к недорогостоящему исследованию глубокого космоса: когда в эту субботу стартует следующая миссия НАСА на Марс, ее будут сопровождать два небольших эскорта, которые могут изменить будущее освоения космоса». Быстрая Компания. «Главный аспект MarCO заключается в том, что это действительно демонстрация технологий и предприятие с высоким риском, очень в духе NASA», - говорит [главный инженер MarCO Энди] Клеш. «Мы рассматриваем MarCO как только первого в длинной череде исследователей малых спутников. . . . '
  15. ^ Фернхольц, Тим (26 ноября 2018 г.). «Первые межпланетные спутники-кубы открывают путь для более дешевой космической науки». Кварцевый.
  16. ^ «НАСА присуждает контракт на оказание услуг по запуску миссии InSight». НАСА. Получено 11 декабря 2014.
  17. ^ «НАСА отменяет следующую миссию на Марс из-за утечки инструментов». Новости Excite. Ассошиэйтед Пресс. 22 декабря 2015 г.. Получено 22 декабря 2015.
  18. ^ а б "Mars Cube One (MarCO)". jpl.nasa.gov.
  19. ^ Передовые концепции CubeSat JPL для межпланетных научных и исследовательских миссий. (PDF). Сара Спанджело, Джули Кастильо-Роджез, Энди Фрик, Энди Клеш, Брент Шервуд. CubeSat Workshop 2015. Август 2015 г.
  20. ^ Первые космические спутники CubeSats НАСА говорят: «Поло!». Новости НАСА. 6 мая 2018
  21. ^ «Встречайте крошечного невероятного героя приземления на Марс InSight». Популярная механика. 2018-11-29. Получено 2018-12-01.
  22. ^ а б c d е ж Ходжес, Ричард Э. (21 февраля 2017 г.). «Развертываемая антенна с высоким коэффициентом усиления, привязанная к Марсу: разработка нового рефлектора со складными панелями для первой миссии CubeSat на Марс». Журнал IEEE Antennas and Propagation Magazine. 59 (2): 39–49. Дои:10.1109 / MAP.2017.2655561.
  23. ^ а б Команда NASA InSight на пути к приземлению на Марс. Новости НАСА. 21 ноября 2018.
  24. ^ Данн, Марсия (22 ноября 2018 г.). «Ожидается большое испытание крошечных спутников, следующих за марсианским посадочным устройством». Ассошиэйтед Пресс.
  25. ^ а б Миссия НАСА InSight триумфально коснулась Марса. Ян О'Нил, Scientific American. 26 ноября 2018.
  26. ^ Как НАСА узнает, когда InSight коснется. Эндрю Гуд, Новости НАСА. 16 ноября 2018.
  27. ^ VACCO - Силовые установки CubeSat. ВАККО. 2017.
  28. ^ "Два крошечных" кубесата "будут наблюдать за высадкой на Марс в 2016 г.". jpl.nasa.gov.
  29. ^ MarCO - Марс Куб Один. Слайд-презентация. НАСА / Лаборатория реактивного движения. 28 сентября 2016.
  30. ^ Первое изображение Марса НАСА с CubeSat. Science Daily. 22 октября 2018.
  31. ^ Хэмблтон, Кэтрин. «Первый полет космической системы запуска НАСА для отправки в космос малых научно-технических спутников». nasa.gov. Получено 3 февраля 2016.
  32. ^ Ченг, Энди (15 ноября 2018 г.). "Обновление миссии DART" (PDF). НАСА. Получено 2019-01-14.

внешняя ссылка