MidSTAR-1 - MidSTAR-1
 | Эта статья не цитировать любой источники. (Февраль 2017 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
MidSTAR-1 это искусственный спутник произведенный Военно-морская академия США Малая спутниковая программа. Он был спонсирован Министерство обороны США (МО) Программа космических испытаний (STP), и был спущен на воду 9 марта 2007 г. в 03:10 UTC на борту Атлас V одноразовая ракета-носитель из Мыс Канаверал База ВВС. MidSTAR-1 летел вместе с FalconSat 3, STPSat 1, и CFESat в качестве вторичной полезной нагрузки; основная полезная нагрузка была Орбитальный экспресс.
Миссия MidSTAR-1 (USNA-5)
MidSTAR - это спутниковая шина общего назначения, способная поддерживать различные космические миссии, легко вмещая широкий спектр космических экспериментов и инструментов. Интеграция экспериментов со спутниковой шиной должна быть выполнена с минимальными изменениями в конструкции спутниковой шины. MidSTAR задуман как относительно недорогая платформа с быстрым откликом, вмещающая небольшие полезные нагрузки, одобренная Советом по рассмотрению космических экспериментов Министерства обороны США (SERB) и ожидающая запуска через STP.
MidSTAR предназначен для использования на Вторичный адаптер полезной нагрузки EELV (ESPA) Кольцо разработано Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) для размещения на Дельта IV или же Атлас V одноразовые ракеты-носители. MidSTAR - это космический корабль класса D, производимый с минимальными затратами и, соответственно, с более высоким техническим риском при производстве и эксплуатации. Он намеренно прост по конструкции и прочен по конструкции, в нем в максимально возможной степени используются готовые коммерческие компоненты, работающие по принципу «включай и работай». Разработка компонентов и проектирование монтажной платы выполняется только при необходимости.[нужна цитата ]
MidSTAR-1 - первая реализация дизайна. Он был заказан STP для проведения эксперимента со спутником Интернет-связи (ICSat) для SSP и Настраиваемый отказоустойчивый процессор (CFTP) Эксперимент для Военно-морская аспирантура (NPS). Кроме того, MidSTAR-1 имеет блок нанохимического датчика (NCSU) для Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) Исследовательский центр Эймса; Eclipse, построенный Eclipse Energy Systems, Inc. для НАСА Центр космических полетов Годдарда (GSFC); и Микродозиметрический прибор (MiDN), спонсируемый Национальный институт космических биомедицинских исследований (NSBRI) и построенный Департаментом аэрокосмической техники USNA. Миссия рассчитана на два года.[нужна цитата ]
Архитектура миссии
Миссия MidSTAR-1 включает в себя одиночный космический корабль под управлением и контролем единственной спутниковой наземной станции (SGS), расположенной в Военно-морская академия США, Аннаполис, Мэриленд. Наземная станция пересылает файлы данных по нисходящей линии связи главным исследователям через Интернет. В стартовом сегменте для MidSTAR-1 использовался Атлас V ракета-носитель через Программа космических испытаний, поместив спутник в круговая орбита на высоте 496 км, наклон 46 градусов.
Спутник использует восходящий канал на частоте 1,767 ГГц с промежуточная частота (IF) 435 МГц и нисходящий канал 2,20226 ГГц. Используя Гауссовский Клавиша среднего сдвига модуляция, связь со спутником - 68,4 кбит / с или более высокая скорость передачи данных. Спутник также использует программное обеспечение с открытым исходным кодом на основе Linux Операционная система. MidSTAR-1 не имеет ориентации и определения, активного теплового контроля, а его масса составляет 120 кг.[нужна цитата ]
Стопроцентным успехом будет успешный запуск и эксплуатация спутника при полной поддержке двух основных экспериментов в течение двух лет. На пятьдесят процентов успеха удалось запустить спутник и запустить его в эксплуатацию при: полной поддержке одного первичного эксперимента в течение двух лет; Полная поддержка обоих первичных экспериментов в течение одного года; или частичная поддержка обоих первичных экспериментов в течение двух лет. Тридцать три процента успеха - это успешный запуск спутника и полная эксплуатация спутниковой шины с частичной поддержкой любой комбинации первичной и вторичной нагрузки в течение любого периода времени.[нужна цитата ]
Журнал миссии
9 марта 2007 г .: MidSTAR-1 совершил полет в рамках СТП-1 миссия на United Launch Alliance Atlas V из мыс Канаверал Станция ВВС. Старт произошел в 03.10. универсальное глобальное время; отделение космического корабля произошло в 03:32 UTC. USNA SGS успешно установил связь с космическим кораблем во время первого пролета над Аннаполисом MD в 0459 UTC. Космический аппарат номинально работал в безопасный режим.[нужна цитата ]
21 марта 2007 г .: CFTP включается в 22:17 по всемирному координированному времени, чтобы добавить 6 Вт непрерывной мощности к нагрузке системы электроснабжения и, таким образом, снизить нагрузку на батареи при зарядке.
28 марта 2007 г .: MiDN включился примерно в 2400 UTC. После этого прохода космический корабль перестал отвечать на все команды с земли.
4 апреля 2007 г .: Первое использование сброс пожарного кода космического корабля примерно в 21:30 UTC. Эта команда переключает переключатель сброса на процессоре MIP-405 и перезагружает операционную систему. Этот сброс вернул эксперименты CFTP и MiDN в выключенный и очистил все буферы команд. В 23:24 по Гринвичу космический корабль ответил на передатчик на команда. Телеметрия подтвердила, что перезагрузка прошла успешно.
5 апреля 2007 г .: CFTP и MiDN снова включены.
6 апреля 2007 г .: Выборочная загрузка файлов MiDN позволила получить 71 файл из 92 байты каждый из которых был доставлен главному исследователю (PI). Это был первый успешный поиск научных данных с космического корабля. На этом этапе MidSTAR-1 удовлетворял критерию 33% успеха миссии.
26 мая 2007 г .: NCSU был включен примерно в 19:00. Z.
29 мая 2007 г .: Первый пакет данных доставлен в NCSU ЧИСЛО ПИ. Все четыре эксперимента продолжаются, и данные передаются ИП.
18 июня 2007: пресс-релиз НАСА объявляет об успехе NCSU.
5 сентября 2007 г .: Компьютер космического корабля завис в результате неизвестных воздействий, скорее всего, вызванных радиацией. Это произошло, когда космический корабль находился на ярком солнце и была отключена мощность (30 Вт), чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора. Без компьютера, который мог бы циклически отключать разрядку, космический корабль оставался в постоянной отрицательной конфигурации полезной мощности, которая в конечном итоге разряжала батареи. Когда напряжение батареи упало ниже 8 В, электронные переключатели дренажей по умолчанию выключились, возвращая космический корабль на положительный полезный источник питания и позволяя батареям перезарядиться.
7 сентября 2007 г .: После того, как батареи достаточно зарядились, компьютер успешно перезагрузился. Перезапуск произошел через 48 часов после первоначального события. Никакой телеметрии с космического корабля или каких-либо экспериментов за этот 48-часовой период нет. Телеметрия показывает, что нормальная работа возобновилась, но все эксперименты были остановлены в ожидании анализа событий и разработки плана по их возобновлению.
12 сентября 2007: CFTP перезапущен.
21 сентября 2007 г .: MiDN перезапущен.
Апрель 2009: потеряна связь с MidSTAR-1. Космический корабль прекратил передачу и не ответил на команду с земли. Аномалия связана с выходом из строя аккумуляторных блоков. MidSTAR-1 объявлен неработающим. MidSTAR-1 полностью поддерживал все бортовые эксперименты в течение двух полных лет, отвечая критериям 100% успеха.[нужна цитата ]
Структура
Рама MidSTAR-1 - это восьмиугольный структура 32,5" вдоль длинной оси, включая систему разделения, и 21,2 x 21,2 дюйма, измеренное в поперечном сечении. Механизм развертывания установлен на отрицательной оси x. Положительная грань x зарезервирована для внешних экспериментов. Из 38 дюймов по оси X, разрешенных в ESPA конверт, 2–4 дюйма зарезервированы для механизма развертывания (моторизованная световая полоса 15 дюймов производства Planetary Systems, Inc.), а 4–6 дюймов зарезервированы для внешних экспериментов. Длина рамы составляет 30 дюймов. Все восемь сторон космического корабля покрыты солнечными элементами, чтобы максимизировать доступную мощность. Восемь дипольных антенн установлены на четырех сторонах космического корабля, которые «срезают углы» оболочки ESPA, и поэтому расположены внутри оболочки ESPA, а не совпадают с поверхностью оболочки.Остальные стороны имеют прорези для снятия перед полетом для подъема и транспортировки во время наземной поддержки.
MidSTAR-1 имеет три внутренние полки, которые обеспечивают пространство внутри спутника для установки компонентов и полезной нагрузки. Их расположение определяется размерами полезной нагрузки и компонентов. При необходимости они могут быть изменены в будущих реализациях модели MidSTAR, пока структура остается в пределах центр гравитации Несущая конструкция восьмиугольника состоит из верхней и нижней палуб, соединенных по восьми углам стрингерами. Боковые панели космического корабля представляют собой алюминиевые панели 1/8 дюйма, прикрепленные к стрингерам с # 10 болтов.[нужна цитата ]
Обработка команд и данных (C&DH)
Задача системы обработки команд и данных (C&DH) - получать и выполнять команды; собирать, хранить и передавать служебные данные; и поддерживать бортовую полезную нагрузку. Бортовой компьютер предназначен для управления спутником и управления данными телеметрии и экспериментов в течение как минимум двух лет.
Система C&DH состоит из модифицированного под заказ MIP405-3X одноплатный компьютер с (i) процессором PowerPC 133 МГц; (ii) 128 МБ ECC; (iii) 4 асинхронных последовательных порта RS-232; (iv) 1 порт Ethernet; (v) автобус PC / 104; (vi) автобус PC / 104 +; и (vi) диск 202-D384-X на микросхеме, обеспечивающий 384 МБ вторичной памяти. Плата компьютера поддерживается синхронной последовательной картой ESCC-104 с 2 синхронными последовательными портами и EMM-8M-XT Плата последовательного расширения с 8 RS-232 / 422/485 асинхронные последовательные порты и 8 цифровых каналов ввода / вывода. Модифицированная плата сбора данных I0485 обеспечивает 22 аналог телеметрия каналов и 32 цифровых канала ввода / вывода.
Решение использовать MIP405 на базе PowerPC вместо платы на базе x86 было основано исключительно на низком энергопотреблении платы в сочетании с набором функций. Выбор был ограничен x86, PowerPC и РУКА архитектуры процессоров из-за программного решения использовать операционную систему Linux. MIP405 объединяет Ethernet, последовательные порты и интерфейс Disk-on-Chip на одной плате, обеспечивая при этом 128 МБ памяти ECC и мощный процессор мощностью менее 2 Вт. Ближайшая система на базе x86 с обнаруженными сопоставимыми характеристиками потребляла 5 Вт энергии.[нужна цитата ]
M-Systems Disk-on-Chip был выбран, потому что это был де-факто замена жесткого диска стандартной флэш-памяти. Флэш-память была выбрана вместо традиционного жесткого диска для повышения надежности и снижения энергопотребления. Версия на 384 МБ была выбрана для обеспечения хранилища, необходимого для операционной системы, при сохранении достаточного запаса.
Diamond Systems Emerald-MM-8 был выбран для платы с асинхронным последовательным интерфейсом на основании его врожденной гибкости с любым из 8 портов, которые можно настроить как RS-232, RS-422, RS-485.
Плата сбора данных и управления RMV IO485 была выбрана для распределенной системы телеметрии из-за встроенной поддержки последовательного подключения и обработки большого количества плат. Интегрированная расширяемость является фундаментальной для решения будущих проблем телеметрии в более поздних версиях линейки MidSTAR.[нужна цитата ]
C&DH использует операционную систему Linux с ядром серии 2.4. Для создания открытой архитектуры программного обеспечения был выбран стек протоколов IP для обеспечения межпроцессной, внутриспутниковой и спутниковой связи. Это позволило с минимальными трудностями интегрировать программы, созданные на разных объектах на разном оборудовании.[нужна цитата ]
Все внутренние и внешние коммуникации используют интернет-протоколы. TCP используется для всей внутренней спутниковой связи; UDP или MDP используется на восходящей и нисходящей линиях связи.[нужна цитата ]
