Bu farklılıkların bazıları, nanouzay aracının derinlere yayılması için potansiyel göstericilerdir.
Bu blog yazısı, gezegenler arası nanouzay aracının teknolojik zorluklarını ele almak için sorunları ve potansiyel çözümleri tanıtıyor.
Laila Kaasik’in fotoğrafı
Bir uzay görevi Dünya’nın çevresinden ayrıldığında, bunun derin uzay veya gezegenler arası bir görev olduğunu söylüyoruz. Gezegenleri, asteroitleri, kuyruklu yıldızları ve yerinde güneş rüzgarını ve genel olarak Güneş Sistemini inceleyen tüm görevler derin uzay görevleri olarak kabul edilir. Nanouzay araçları, kütlesi en fazla 10 kg olan ve derin uzayda çalışabilen uydulardır. Bu blog yazısı, Dünya yörüngesindeki uydular ile derin uzayda çalışan uzay araçları arasındaki farkın ne olduğunu açıklıyor. Ayrıca uzay ajansları tarafından yürütülen büyük gezegenler arası görevler ile derinlere hazırlanmakta olan büyüyen bir nanouzay aracı sınıfı arasındaki farkları da açıklayacağız. Bu blog gönderisinin çoğu, Multi-Asteroid Touring görev tasarımı tarafından motive edildi.
Çoğu nanosatellit ve nanouzay aracı, CubeSat Standardına göre inşa edilir veya ondan ilham alır. Bu standart, istenen her türlü yeteneği elde etmek için birden fazla 10×10×10 cm birimin birlikte istiflenmesine izin verir. Örneğin, ESTCube-1 , içine bir E-yelken deneyi ve küçük bir kamera yerleştiren tek üniteli bir küp uyduydu. Yeni nesil ESTCube-2 uydusu üç kat daha büyük ve bu benzer bir deneye, iki Dünya gözlem görüntüleyicisine, bir korozyon deneyine ve birkaç derin uzay teknolojisi prototipine uyuyor: soğuk gaz tahriki, reaksiyon çarkları, bir yıldız izleyici.
Derin uzay iletişimi
Tüm gezegenler arası görevler, iletişim için Derin Uzay Ağları (DSN’ler) olarak adlandırılanları kullandı. Bu tür ağlar, Güneş Sistemi içindeki çeşitli konumlardaki görevlerin sürekli kapsamını sağlamak için dünyanın dört bir yanına yerleştirilmiş büyük (onlarca metre uzunluğunda) parabolik antenlerden oluşur. DSN’ler, uzay ajanslarının gezegenler arası operasyonları sürdürmek için geliştirdiği ve sürdürmekte olduğu temel altyapıdır. Yollarda olduğu gibi, onları sadece bir şeyler ters gittiğinde düşünürüz.
New Space hareketi ve CubeSat Standard , uzay teknolojisi oyununu değiştirdi . Yüzlerce startup ve diğer şirket, sayısız yer istasyonu ve anten aracılığıyla ve ticari yer segmenti operatörleri tarafından iletişim kurulabilecekleri Dünya yörüngelerinde uydular başlatıyor ve işletiyor. Gezegen bilimi ve uzay plazma fiziği toplulukları, derin uzayda küp uyduları ve New Space ‘ürünlerini’ kullanmakla ilgileniyorlar. Örneğin, Mars Cube One küp uyduları, DSN’yi kullanırken InSight Mars iniş aracına iletişim ve navigasyon konusunda yardımcı oluyordu. Birçok yeni derin uzay küpü ve kavramları arasında, Yakın Dünya Asteroid İzcisiArtemis 1 tarafından ay yörüngesine fırlatılacak kayda değer bir görevdir ve güneş ışığı yelkeni ve DSN iletişimi kullanırken bir asteroit tarafından uçacaktır. Hem bu görevler hem de NASA’nın DSN’si JPL tarafından yürütülüyor.
Tüm gezegenler arası görevler, iletişim için Derin Uzay Ağları (DSN’ler) olarak adlandırılanları kullandı. Bu tür ağlar, Güneş Sistemi içindeki çeşitli konumlardaki görevlerin sürekli kapsamını sağlamak için dünyanın dört bir yanına yerleştirilmiş büyük (onlarca metre uzunluğunda) parabolik antenlerden oluşur. DSN’ler, uzay ajanslarının gezegenler arası operasyonları sürdürmek için geliştirdiği ve sürdürmekte olduğu temel altyapıdır. Yollarda olduğu gibi, onları sadece bir şeyler ters gittiğinde düşünürüz.
New Space hareketi ve CubeSat Standard , uzay teknolojisi oyununu değiştirdi . Yüzlerce startup ve diğer şirket, sayısız yer istasyonu ve anten aracılığıyla ve ticari yer segmenti operatörleri tarafından iletişim kurulabilecekleri Dünya yörüngelerinde uydular başlatıyor ve işletiyor. Gezegen bilimi ve uzay plazma fiziği toplulukları, derin uzayda küp uyduları ve New Space ‘ürünlerini’ kullanmakla ilgileniyorlar. Örneğin, Mars Cube One küp uyduları, DSN’yi kullanırken InSight Mars iniş aracına iletişim ve navigasyon konusunda yardımcı oluyordu. Birçok yeni derin uzay küpü ve kavramları arasında, Yakın Dünya Asteroid İzcisiArtemis 1 tarafından ay yörüngesine fırlatılacak kayda değer bir görevdir ve güneş ışığı yelkeni ve DSN iletişimi kullanırken bir asteroit tarafından uçacaktır. Hem bu görevler hem de NASA’nın DSN’si JPL tarafından yürütülüyor.
Tüm gezegenler arası görevler, iletişim için Derin Uzay Ağları (DSN’ler) olarak adlandırılanları kullandı. Bu tür ağlar, Güneş Sistemi içindeki çeşitli konumlardaki görevlerin sürekli kapsamını sağlamak için dünyanın dört bir yanına yerleştirilmiş büyük (onlarca metre uzunluğunda) parabolik antenlerden oluşur. DSN’ler, uzay ajanslarının gezegenler arası operasyonları sürdürmek için geliştirdiği ve sürdürmekte olduğu temel altyapıdır. Yollarda olduğu gibi, onları sadece bir şeyler ters gittiğinde düşünürüz.
New Space hareketi ve CubeSat Standard , uzay teknolojisi oyununu değiştirdi . Yüzlerce startup ve diğer şirket, sayısız yer istasyonu ve anten aracılığıyla ve ticari yer segmenti operatörleri tarafından iletişim kurulabilecekleri Dünya yörüngelerinde uydular başlatıyor ve işletiyor. Gezegen bilimi ve uzay plazma fiziği toplulukları, derin uzayda küp uyduları ve New Space ‘ürünlerini’ kullanmakla ilgileniyorlar. Örneğin, Mars Cube One küp uyduları, DSN’yi kullanırken InSight Mars iniş aracına iletişim ve navigasyon konusunda yardımcı oluyordu. Birçok yeni derin uzay küpü ve kavramları arasında, Yakın Dünya Asteroid İzcisiArtemis 1 tarafından ay yörüngesine fırlatılacak kayda değer bir görevdir ve güneş ışığı yelkeni ve DSN iletişimi kullanırken bir asteroit tarafından uçacaktır. Hem bu görevler hem de NASA’nın DSN’si JPL tarafından yürütülüyor.
Tüm gezegenler arası görevler, iletişim için Derin Uzay Ağları (DSN’ler) olarak adlandırılanları kullandı. Bu tür ağlar, Güneş Sistemi içindeki çeşitli konumlardaki görevlerin sürekli kapsamını sağlamak için dünyanın dört bir yanına yerleştirilmiş büyük (onlarca metre uzunluğunda) parabolik antenlerden oluşur. DSN’ler, uzay ajanslarının gezegenler arası operasyonları sürdürmek için geliştirdiği ve sürdürmekte olduğu temel altyapıdır. Yollarda olduğu gibi, onları sadece bir şeyler ters gittiğinde düşünürüz.
New Space hareketi ve CubeSat Standard , uzay teknolojisi oyununu değiştirdi . Yüzlerce startup ve diğer şirket, sayısız yer istasyonu ve anten aracılığıyla ve ticari yer segmenti operatörleri tarafından iletişim kurulabilecekleri Dünya yörüngelerinde uydular başlatıyor ve işletiyor. Gezegen bilimi ve uzay plazma fiziği toplulukları, derin uzayda küp uyduları ve New Space ‘ürünlerini’ kullanmakla ilgileniyorlar. Örneğin, Mars Cube One küp uyduları, DSN’yi kullanırken InSight Mars iniş aracına iletişim ve navigasyon konusunda yardımcı oluyordu. Birçok yeni derin uzay küpü ve kavramları arasında, Yakın Dünya Asteroid İzcisiArtemis 1 tarafından ay yörüngesine fırlatılacak kayda değer bir görevdir ve güneş ışığı yelkeni ve DSN iletişimi kullanırken bir asteroit tarafından uçacaktır. Hem bu görevler hem de NASA’nın DSN’si JPL tarafından yürütülüyor.
Arka bahçemizde bir derin uzay ağı olmadan, onlarca, hatta yüzlerce nanouzay aracına ölçeklenebilecek alternatif derin uzay iletişimi ve navigasyon çözümleri aramakla ilgileniyoruz.
Bu soruna iki yönden yaklaşılabilir. İlk olarak, uzay aracı özerkliğini geliştirerek iletişim oturumlarının uzunluğunu ve sayısını en aza indirebiliriz. Geleneksel derin uzay görev operatörlerinin sayısı bazen yüzü aşabiliyor, bu da sürecin ne kadar manuel olduğunu gösteriyor. İkinci olarak, zemin segmentinde uygun maliyetli alternatifler aramalıyız. Örneğin, Letonya’daki Ventspils Uluslararası Radyo Astronomi Merkezi , derin uzay iletişimi için yeniden kullanılabilecek 16 metrelik bir parabolik antene sahiptir.
Lazer iletişimi, Dünya’nın çeşitli yerlerinde küçük bulut kapsama alanına sahip optik teleskoplar gerektirecek başka bir alternatif çözümdür. Örneğin, ESA’nın Tenerife’deki volkanik bir dağda optik bir yer istasyonu vardır. Bu blog yazısının son bölümünde açıklanan, uzay aracının kendisinin bir lazer ve hassas konum belirleme ve kontrol içermesi gerekir
Derin uzay navigasyonu
DSN’ler sadece iletişim için değil, aynı zamanda navigasyon için de kullanılır. Radyo frekansı aralığı, uzay aracı ile bir DSN anteni arasındaki mesafenin ölçülmesini sağlar. Yörünge modellemesini birden fazla antenden zaman içinde değişen ölçümlerle birleştirerek, bir uzay aracının Güneş Sistemi’ndeki herhangi bir yerindeki kesin konumunu belirlemek mümkündür. Benzer şekilde, akıllı telefonunuzun birden fazla GPS uydusundan gelen sinyalleri kullandığı, yaygın olarak GPS olarak bilinen Küresel Konumlandırma Sisteminde de akıllı hileler kullanılır.
Radyo frekansı aralığı, her ikisi de insanlar tarafından yapay olarak geliştirilmiş vericiler ve alıcılar gerektirir. Ancak, Güneş Sistemi’nin etrafına yerleştirilmiş doğal konum bilgisi kaynaklarına sahibiz. Göksel navigasyonun eski numaralarını kullanarak, Güneş Sistemi gövdeleri de dahil olmak üzere görüntülerden bir uzay aracının konumunu belirleyebilen kamera tabanlı otonom sistemler geliştirebiliriz. Örneğin, bir uzay aracı neredeyse her zaman Güneş’in konumundan haberdar olabilir. Dünya-Ay sistemindeyken (aynı zamanda cis-ay uzayı olarak da bilinir), üçgenlemeyi kullanmak için Dünya ve Ay’ın konumunu kullanabiliriz.ve bir uzay aracının konumunun üç boyutunu hesaplayın. Derin uzayda seyahat eden bir nano uzay aracı, Dünya’yı ve Ay’ı geride bırakırken, üçgenleme denklemini tamamlamak için diğer gezegenlerin, uydularının, asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların görüntülerine güvenmek zorunda kalacaktı.
Derin uzay tutumu
Son olarak, gelecekteki derin uzay aracımız kendilerini hedef nesnelerine veya Dünya’ya veya itme için gerekli diğer yönlere yönlendirebilmelidir . Tutum , uzay aracının uzaydaki yönelimidir. Dünya yörüngesindeki birçok küp uydu, jeomanyetik alanı a) konum referansı ve b) konumu kontrol etme aracı olarak kullanır. Güneş sensörleri ile birlikte manyetometreler kullanarak ve gelişmiş doğruluk için açısal hız ölçümlerinin yardımıyla, bir uydunun üç boyutlu yönünü belirleyebiliriz. Bir uydu, elektromanyetik bobinler veya çubuklar kullanarak, Dünya’nın alanıyla bir pusula iğnesinin çalıştığı gibi etkileşime giren kendi manyetik alanını oluşturabilir.
Güneş rüzgarının estiği jeomanyetik alanın ötesindeki görevler, tutum belirleme ve kontrol konusunda tam bir yeniden düşünmeyi gerektirir. Örneğin, ESTCube-2Bu on yıl içinde derin uzaya getirmeyi umduğumuz birkaç teknolojiyi düşük Dünya yörüngesinde test edecek. Manyetometre tabanlı çözüme ek olarak, ESTCube-2, tek bir yıldız görüntüsü verildiğinde, uzay aracının yönünü yukarıda açıklanan çözümden çok daha doğru bir şekilde belirleyebilen bir yıldız izleyiciye sahiptir. Derin uzayda manyetik bobinleri kullanamadığımız için reaksiyon çarkları ESTCube-2’nin üç eksenli yönlendirme kontrolü için test edilecektir. Açısal momentumun korunumu nedeniyle, reaksiyon çarkları tarafından sağlanan dönüş, uyduya ‘içsel’dir. Uydunun yönünü veya dönüşünü korumak ve tekerleklerin dönmesini durdurmak için, onları ‘boşaltmamız’ – bir dış kaynaktan tork sağlamamız gerekir. ESTCube-2’nin soğuk gaz tahrik sisteminden gaz parçacıklarını dışarı atarak.