Колорадский студенческий эксперимент по космической погоде - Colorado Student Space Weather Experiment - Wikipedia

CSSWE
CSSWE CubeSat и PPOD до интеграции .png
CSSWE (передний план) и P-POD Deployer до интеграции[1]
Тип миссииКосмическая погода исследование
ОператорCU /LASP
COSPAR ID2012-048D
SATCAT нет.38761
Интернет сайтшлепать.Колорадо.edu/дома/ csswe/
Продолжительность миссии3 месяца (планируется)
24+ месяцев (достигнуто)
Свойства космического корабля
Тип космического корабля3U CubeSat
Начало миссии
Дата запуска13 сентября 2012 г., 21:39:00 (2012-09-13UTC21: 39Z) универсальное глобальное время
РакетаАтлас V 401 AV-033
Запустить сайтВанденберг SLC-3E
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Поступил в сервис4 октября 2012 г.
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
Высота перигея472 км (293 миль)
Высота апогея777 километров (483 миль)
Наклон64,6 градуса
Период97,19 мин.
Эпоха14 сентября 2012 г.[2]
Инструменты
REPTile - Релятивистский электронный и протонный телескоп, интегрированный небольшой эксперимент
 

Колорадский студенческий эксперимент по космической погоде (CSSWE) был шестым[когда? ] Национальный фонд науки спонсируемый CubeSat миссия.[3][4] Его построили студенты Колорадский университет в Боулдере с советами профессионалов Лаборатория физики атмосферы и космоса. Миссия CSSWE была совместными усилиями Департамента аэрокосмических наук Университета Колорадо и Лаборатория физики атмосферы и космоса. Главным исследователем миссии был профессор Синьлин Ли, а соучредителями - профессор Скотт Пало и доктор Шри Канекал. Руководителем проекта была д-р Лорен Блюм, системным инженером д-р Дэвид Герхардт и специалистом по приборам д-р Квинтин Шиллер.[5]

CSSWE был запущен 13 сентября 2012 г. Атлас V ракета United Launch Alliance на ELaNa -VI в составе НАСА Инициатива по запуску CubeSat (CSLI).[6] Команда CSSWE опубликовала свои научные продукты для загрузки на веб-сайте координированного анализа данных НАСА (CDAWeb).

По состоянию на 22 декабря 2014 года CSSWE продемонстрировал серьезную деградацию батареи, вероятно, из-за того, что батарея на тысячи циклов вышла за пределы проектных спецификаций. В результате CSSWE не может сохранять достаточно мощности для приема или передачи данных.

Цель миссии

Задача CSSWE - изучение космической погоды с околоземной орбиты (480 км x 780 км).[7] В частности, CSSWE работает в сочетании с параллельными миссиями (такими как Ван Аллен Зонды, БОЧКА, и SAMPEX ), чтобы ответить на следующие вопросы: 1) Как расположение, величина и частота солнечных вспышек соотносятся с временем, продолжительностью и энергетическим спектром солнечные энергетические частицы (SEP) достигают Земли и 2) Как спектр и динамика земных радиационный пояс электроны эволюционируют.[8]

Научный инструмент

Научный инструмент CSSWE, Релятивистский электронный и протонный телескоп, интегрированный небольшой эксперимент (REPTile), является единственным научным инструментом на борту и отвечает целям миссии. Это уменьшенная версия прибора Relativistic Electron and Proton Telescope (REPT),[7] который является частью набора инструментов для измерения энергии частиц, состава и тепловой плазмы (ECT)[9] на борту зондов Ван Аллена. REPTile выполняет задачи миссии, измеряя электроны от 0,58 до> 3,8 Мегаэлектронвольт (МэВ) и протоны от 8 до 40 МэВ.[10][11][12] Также на CubeSat есть встроенный магнитометр, позволяющий получить информацию о космическом корабле и ориентации приборов относительно магнитного поля Земли.

Предполетные испытания

CSSWE прошел такое же тщательное тестирование, как и все космические ресурсы LASP. Помимо испытаний на уровне компонентов и подсистем, космический аппарат прошел многочисленные испытания на системном уровне. Он прошел термовакуумная камера испытание, в котором 11 орбитальных циклов космического корабля были смоделированы в вакууме путем увеличения и уменьшения температуры космического корабля для воспроизведения тепловых моделей, которые предсказывают фактические температуры на орбите. Первые несколько часов миссии были воспроизведены путем моделирования запуска (при котором переключатель развертывания отпускается, инициируя этап автоматизированного ввода в эксплуатацию) с площади рядом с наземной станцией LASP. CSSWE прошел этот тест, выполнив начальный этап ввода в эксплуатацию, развернув антенну и установив контакт с наземной станцией LASP. Также были проведены испытания орбитальной ориентации, в том числе Гельмгольца клетки и тесты эллипса ошибок.

Запуск

CSSWE изначально планировалось запустить 2 августа 2012 г. на борту Национальная разведка Старт-36 (НРОЛ-36 ). Однако запуск откладывался три раза, чтобы дать дополнительное время для решения проблемы с приборной панелью, согласно United Launch Alliance официальное заявление.[13] Атлас V 401 в конечном итоге был запущен 13 сентября 2012 г. Космический стартовый комплекс 3 авиабазы ​​Ванденберг.[14][15]

Основная полезная нагрузка на борту NROL-36 была секретной полезной нагрузкой NRO, поэтому никакой информации о космических аппаратах или орбите предоставлено не было. Однако было 11 CubeSats на борту ракеты в качестве вспомогательной полезной нагрузки. Ракета-носитель доставила спутники CubeSats на орбиту 480x780 км с наклонением 65 градусов. CubeSat переносились в восьми диспенсерах PPOD, прикрепленных к концу Ракета Кентавр через кормовую переборку-носитель, заменившую ненужный бак с гелием.[13] Четыре спутника CubeSat были запущены в рамках образовательной программы запуска наноспутников НАСА (ELaNa) - CSSWE (Университет Колорадо - Боулдер), CINEMA 1 (Калифорнийский университет - Беркли и др.), CXBN (Государственный университет Морхеда) и CP5 (Калифорнийский политехнический университет). Остальные семь - это Aeneas (управляется Университетом Южной Калифорнии), два SMDC-ONE (армия США), STARE-A (Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса) и три AeroCube-4 (Aerospace Corporation).[16]

Художественное представление того, как CSSWE появится на орбите.

На орбите успеха

Космический корабль использует измерительную ленту в качестве антенны для связи с наземными станциями. CSSWE был впервые услышан о передаче пакетов телеметрии любительское радио оператор позывной DK3WN почти ровно через два часа после развертывания из PPOD преодолевает первое серьезное препятствие. Космический корабль завершил ввод в эксплуатацию и был переведен в полноценный научный режим через 22 дня, 5 октября. Полный успех миссии произошел 5 января 2013 года после трех месяцев сбора научных данных. Миссия CSSWE завершилась в декабре 2014 года из-за разряда батареи.

Первые научные результаты и обновленные научные результаты были представлены, соответственно, осенью 2012 и 2013 гг. Американский геофизический союз в Сан-Франциско, Калифорния.[17] и опубликованы в рецензируемых журналах, таких как Geophysical Review Letters,[18][19] Журнал геофизических исследований,[20] и наука. В настоящее время CSSWE имеет 24 связанных рецензируемых научных или технических журнальных публикации, включая статью, опубликованную в Nature 13 декабря 2017 года. [21]

Рекомендации

  1. ^ Джонатан Браун; Рики Мунаката (2008). «Спутниковая идентификация Днепр-2 и Mk.III P-POD» (PDF). Калифорнийский политехнический государственный университет. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-19. Получено 2010-07-30.
  2. ^ Макдауэлл, Джонатан. «Спутниковый каталог». Космическая страница Джонатана. Получено 20 декабря 2013.
  3. ^ Детали награды NSF
  4. ^ "Пресс-релиз Университета Колорадо". Архивировано из оригинал на 2013-05-02. Получено 2012-01-24.
  5. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2015-01-12. Получено 2014-01-29.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  6. ^ "Основные моменты запуска ULA NROL-36". Архивировано из оригинал на 2013-12-07. Получено 2013-03-21.
  7. ^ а б Ли, X., С. Пало, Р. Конерт, Л. Блюм, Д. Герхард, К. Шиллер и С. Калифф (2013), Маленькая миссия, выполненная студентами - большое влияние на исследования космической погоды, Космическая Погода, Принято, DOI: 10.1002 / swe.20025
  8. ^ Ли, X., С. Пало и Р. Конерт (2011), Миссия по исследованию малой космической погоды, полностью разработанная студентами, Космическая Погода, 9, S04006, DOI: 10.1029 / 2011SW000668
  9. ^ Наборы инструментов Van Allen Probes В архиве 2013-09-08 в Wayback Machine
  10. ^ Блюм, Л. и К. Шиллер (2012), Характеристика и тестирование телескопа с энергичными частицами для платформы CubeSat, Труды конференции AIAA / USU по малым спутникам, Конкурс студенческих стипендий Фрэнка Дж. Редда, SSC12-VIII-4
  11. ^ Шиллер, К. и А. Махендракумар (2010), REPTile: миниатюрный детектор для миссии CubeSat по измерению релятивистских частиц в околоземном пространстве, Материалы конференции AIAA / USU по малым спутникам, Конкурс на получение стипендии для студентов Фрэнка Дж. Редда, SSC10-VIII-1
  12. ^ Ли X., С. Пало, Р. Конерт, Д. Герхардт, Л. Блюм, К. Шиллер, Д. Тернер, В. Ту, Н. Шейко и К. С. Купер (2012), Колорадский студенческий эксперимент по космической погоде: Измерения дифференциального потока энергетических частиц на сильно наклоненной низкой околоземной орбите, в книге «Динамика радиационных поясов и внутренней магнитосферы Земли», Geophys.Monogr. Сер., Т. 199, под редакцией Д. Саммерса и др., Стр. 385–404, AGU, Вашингтон, округ Колумбия, DOI: 10.1029 / 2012GM001313.
  13. ^ а б Обзор запуска NASASpaceFlight.com В архиве 16 декабря 2013 г. Wayback Machine
  14. ^ "Пресс-релиз ULA о запуске". Архивировано из оригинал на 2013-12-07. Получено 2013-03-21.
  15. ^ "Пресс-релиз о запуске NRO" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-02-15. Получено 2013-03-21.
  16. ^ "Презентация семинара NROL-36 2012 CubeSat" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-03-04. Получено 2013-03-21.
  17. ^ Список презентаций RBSP 2012 AGU
  18. ^ Блюм, Л. В., К. Шиллер, X. Ли, Р. Миллан, А. Халфорд и Л. Вуджер (2013), Новые измерения конъюнктивного спутника CubeSat и аэростата для количественной оценки высыпания быстрых электронов энергии, Geophys. Res. Lett., 40, 5833–5837, DOI: 10.1002 / 2013GL058546.
  19. ^ Шиллер, К., Х. Ли, Л. Блюм, В. Ту, Д. Л. Тернер и Дж. Б. Блейк (2014), Негуревое временное усиление релятивистских электронов во внешнем радиационном поясе, Geophys. Res.Lett., 41, DOI: 10.1002 / 2013GL058485.
  20. ^ Ли, X., et al. (2013), Первые результаты CSSWE CubeSat: Характеристики релятивистских электронов в околоземной среде во время магнитных бурь в октябре 2012 г., J. Geophys. Res. Космическая физика, 118, DOI: 10.1002 / 2013JA019342.
  21. ^ Синьлинь Ли, Ричард Селезник, Квинтин Шиллер, Кун Чжан, Хун Чжао, Дэниел Н. Бейкер и Майкл А. Темерин (2017), Измерение электронов от распада нейтронов альбедо и плотности нейтронов в околоземном пространстве, DOI: 10.1038 / nature24642.