Natália
-3 °C
7 °C

Képek a kómából

2001.09.26. 12:49
Tegnap este a kaliforniai Pasadenában a Deep Space 1 űrszondát üzemeltető kutatócsoport nyilvánosságra hozta a Borelly-üstökös magjáról szeptember 22-én készített felvételeket. A három éve útjára indított szonda vasárnap hajnalban hatolt be az üstökösmagot közvetlenül körülvevő kómába, és kétezerkétszáz kilométeres távolságból fényképezte a magot. Előtte tizenkét új űrtechnológiát tesztelt sikerrel.
Az 1998-ban fellőtt szonda a várakozásokkal ellentétben ezt az utolsó feladatát is túlélte, nem tették tönkre a magból kivágódó szikladarabok. A Borelly-üstökössel a Földtől 220 millió kilométerre találkozott, és 30 fekete-fehér képet készített róla. Vizsgálta az üstökös felszínének anyagi összetételét és az onnan kiáramló gázokat is, továbbá tanulmányozta az üstökös és a napszél kölcsönhatását, amely az üstökös látványos csóváját alakítja ki. A szonda ezzel a misszióval befejezte küldetését, és bár egyelőre működőképes, novemberben ki fog fogyni az üzemanyaga, és ezután irányíthatatlanná válik. Korábban tizenkét új űrtechnológiai eljárást teszteltek vele, amelyek közül a legfontosabbak a napenergia propulziós rakétahajtómű, az autonóm navigáció, és a Ka-sávú rádióerősítő. A kísérleti technológiák beváltak, a Naprendszerbe induló szondákon a jövőben alkalmazni fogják őket.

Napenergia-meghajtású rakétamotor

A Deep Space 1 (DS1) űrszonda rakétahajtóműve nem vegyi (égő anyag), hanem elektromos. A napenergia-propulziós (solar electric propulsion) rakétamotor az elektromosan töltött (ionizált) gázt elektrosztatikus térrel gyorsítja fel, és az ionok nagy sebességgel kiáramlanak az űrbe. A kiáramló ionok mozgási energiája sokkal nagyobb lehet, mint az égő gázoké, és arányos a gyorsító villamos feszültséggel. A hajtómű a kilépő ionok villamos töltését elektronsugárral közömbösíti, így a felgyorsított ionok semlegesítődnek. A kiáramló nagy sebességű semleges gáz ellenkező irányban gyorsítja az űrszondát. A rakétahajtómű tápáram felvétele a kiáramló gáz mennyiségével arányos. Ez a módszer nem csupán olcsóbb a hagyományos eljárásnál, hanem jóval nagyobb sebességre is gyorsíthatja fel az űreszközöket.

A vegyi hajtómű a hajtóanyagból nyeri az energiát, de a DS1 űrszonda ionrakétájának működéséhez a hajtóanyagon kívül külön elektromos energiaforrás is szükséges. A világűrben a legkézenfekvőbb energiaforrás a Jupiter pályáján belül a Nap fénye. Az űrszondán alkalmazott napelemek több rétegűek, ezért a teljes spektrumban jó hatásfokúak. Hatásfokuk tovább javítható, ha gyűjtőlencsével vagy tükrökkel nagyobb mennyiségű fényt vetítünk rájuk. Az űrszondán alkalmazott rendkívül vékony és könnyű hengerlencse a fényt a napelemtábláénál sokkal nagyobb területről összegyűjti, és a napelemre vetíti. A lencse nemcsak a fényt gyűjti össze, de védi is a fényelemeket a mikrometeoroktól, így növeli azok élettartamát.

Autonóm navigáció

Az eddigi naprendszerkutató szondákkal állandó kétirányú rádiókapcsolatot tartottak a földi irányítók. Ha a kapcsolat megszakadt, a szonda egyetlen képessége kimerült abban, hogy megpróbálta helyreállítani az összeköttetést. Ha nem sikerült, a stáb megsiratta a szondát és hazament. A folyamatos földi irányítás miatt az űrszonda követő rendszer teljesítményének nagy részét az egyszerű navigáció kötötte le. Az űrszonda továbbította a Földre az adatokat, a földi irányítás kiszámította a szonda helyét, helyzetét és pályaadatait. Kiszámította a pályakorrekcióhoz szükséges műveleteket is, majd részletes parancsokat adott a műveletek végrehajtására.

Ma már lehetséges egy űrszondába akkora számítástechnikai teljesítményt beépíteni, hogy az a képfeldolgozó berendezések adataiból pontosan meg tudja határozni saját helyét, és önállóan korrigálja saját pályáját. A DS1 képes az autonóm navigációra. Ha az űrszondák önállóbbak, akkor a követőrendszer és a földi irányítás egyszerre több szondát is képes követni, ezért az egy űrszondára jutó üzemeltetési költség csökken. A gazdasági szempontokon kívül az önálló navigáció mellett szól egy műszaki szempont is: amikor a Jupiter távolságából üzen egy űrszonda, hogy jön szembe egy nagy meteor, a jelzés negyven perc múlva érkezik meg a Földre. A pályát módosító parancs az észlelés után nyolcvan perccel csak roncsokat találna.

A DS1-et egy kísérleti számítógépprogram irányítja, amelynek segítségével az űrszonda sokkal több esetben dönthet a földi irányítás nélkül, akár rendkívüli esetben is. A DS1 pilótarobotja képes megtervezni és végrehajtani sok űrszondán belüli részfolyamatot: a földi irányítás nem mondja meg a szondának, hogy pontosan mit kell tennie, mint ahogy tette az eddigi űrszondákkal, csak általánosan közli vele a feladatot. Ily módon a szonda nem igényel állandó földi rádiókapcsolatot, szokatlan vagy veszélyes helyzetben azonban emberi beavatkozást kérhet: tartalmaz egy általános állapotjelentő és vészjelző egységet is. Ha minden rendben van, akkor a szonda nem köti le a nagy és drága követőberendezést.

Ka-sávú rádióerősítő

A rádiókészülék a DS1 űrszondán négyszer akkora frekvencián üzemel, mint a korábbi űrszondákon. A fejlesztőmérnökök a kisebb antennán keresztül gyorsabb adatátvitelt akartak, és azt, hogy egységnyi információ minél kevesebb energiába legyen "csomagolva", ezért nagyobb frekvenciák után néztek. Az űrkutatás számára alkalmas új frekvenciasáv, amit Ka-sávnak neveznek, négyszerese az eddig használt, úgynevezett X-sávnak. A DS1-en használt kísérleti technológia felerősíti az adó jelét, mielőtt az az antennára kerül. A nagyobb sávszélesség a képek miatt kell, amelyek a szonda küldetése során folyamatosan készültek, és letöltésük a mérési adatokénál sokkal gyorsabb átvitelt igényelt.

A DS1 fontosabb műszerei
Az integrált kamera és spektrométer egyetlen berendezésben négy műszert: két televíziós kamerát, és két színképelemző műszert tartalmaz. Az egyik kamera egy 1024 x 1024 képpont méretű, 13 mikroradián felbontású CCD. A másik kamera is a 700 nanométer körüli sávban dolgozik. A felbontása ugyan kisebb, de a 256 x 256 képpont időzítő és vezérlő elektronikával van kiegészítve, ami lehetővé teszi, hogy részben fel is dolgozza a képet, vagy megfelelően felprogramozva keressen egy alakzatot. A harmadik és a negyedik műszer egy-egy színképelemző, vagyis spektrumanalizátor, ami színekre bontja a fényt: a szonda ezekkel képeket tud készíteni az infravörös és az ultraibolya színek tartományában is. A mindössze 6 kilogramm tömegű ion- és elektronspektrométer méri a töltéshordozók energiáját (3 és 30000 elektronvolt között) és tömegét (1 és 135, vagyis hidrogén és xenon) között. Ez a műszer teszi lehetővé a napszél vizsgálatát.

Források: NASA JPL, Supernova.hu