JEPITER lodowate Orbiter – Wikipedia

Jowisz lodowate orbiter ( Dwudziesto ) to opuszczony projekt sondy kosmicznej mający na celu odkrycie lodowcowych księżyców Jowisza. Głównym celem była Europa, której ocean jest uważany za najbardziej prawdopodobną kołyskę prymitywnego życia w Układzie Słonecznym. Ganymede i Callisto, które naszym zdaniem dzisiaj mają płynne i słone oceany pod powierzchniami lodowcowymi, również były skierowane do misji. Jest to pierwsza deklinacja projektu Prometeusza, co oznacza, że ​​często nazywany jest projekt Jimo Projekt Prometeusz rozszerzenie par.

Na początku lat 2000. NASA uruchomiła Prometheus Nuclear Systems and Technology Program ( Program systemów nuklearnych i technologii Prometeus ), musiał promować nowe podejście do eksploracji przestrzennej dzięki energii jądrowej, która zapewnia zwiększoną zdolność manewrowania (umożliwiając wiele miejsc docelowych i/lub przydatne przydatne opłaty) oraz obfitość energii elektrycznej (która może dostarczać nowe typy doświadczeń naukowych i wysokich danych i wysokich danych prędkości).

W ramach tego programu określa rozwój rodziny pojazdów opartych na tym nowym paradygmacie. Pierwszym z tych pojazdów, Prometeusz 1, miał działać jako demonstrator tej nowej strategii technologicznej poprzez wykonanie misji o nazwie Jimo. Po porzuceniu programu, ponieważ misja Jimo była jedyną badaną w ramach projektu, terminologia staje się mniej formalna, a teraz odnosimy się do projektu, pojazdu lub misji obojętnie przez warunki Jimo lub Prometheus.

Jimo jest również częścią serii badań sond w Europie ^{[[[ Pierwszy ]} , motywowany dziesięcioletnim eksploracją przestrzeni National Academy of Sciences. Ta sonda miała służyć jako model nowych misji do odkrywania zewnętrznych planet ^{[[[ 2 ] W [[[ 3 ]} .

Konfiguracja Jimt (2003)

NASA inicjuje fazę badania w i Wrzesień 2002 , który prowadzi Luty 2003 do prezentacji wstępnej wersji o nazwie Jimt ( Jupiter lodowatą trasę koncertową ), spadł w trzech opcjach źródła energii: słonecznych, izotopowych lub jądrowych. Ta ostatnia opcja została przedstawiona jako jedyna zdolna do dotarcia do soczewki Jovian z ładunkiem 490 kg Dla rozsądnej masy początkowej (w tym przypadku 23 T ) ^{[[[ Pierwszy ]} . Pojazd miał zostać umieszczony na niskiej orbicie lądowej (LEO) przez ciężką wyrzutnię bez reaktora jądrowego, który dołączyłby do niego w promie kosmicznej na orbitę.

Kolejna faza specyfikacji systemów i misji została uzupełniona Mars 2003 ma Lipiec 2005 . Przedstawiła 36 pojazd T początkowa masa, w tym 12 T Xenon i 1500 kg ładunku. Projektowanie i produkcja nie -nuklearnej części pojazdu miała zostać zapewniona przez JPL z współpracą Northrop Grummana ^{[[[ 4 ]} , podczas gdy krajowe laboratorium Los Alamos wyprodukowało reaktor jądrowy pod egidą Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) ^{[[[ 5 ]} oraz pomoc laboratorium energii atomowej Bettis (W) amerykańskiej marynarki wojennej.

Jimo musiał mieć wiele innowacji technologicznych. Musiał być napędzany przez silnik jonowy zasilany przez mały reaktor jądrowy. Termodynamiczna konwersja elektryczna miała zapewnić 1000 razy więcej mocy niż dla sondy dostarczonej przez RTG lub panele słoneczne, umożliwiając, oprócz manewrów według napędu jonowego, zastosowanie radaru zdolnego do sondy wnętrza księżyców i transmisji szerokopasmowe dane.

System zasilania powierzchniowego rozszczepienia

Przed rozpoczęciem fazy projektowania priorytety NASA zmieniły się i ponownie urząd w zamieszkałych misjach. Finansowanie projektu zatrzymało się w 2005 r., W rzeczywistości anulując misję. Wśród innych problemów oferowana technologia nuklearna została uznana za zbyt ambitną dla demonstratora, więc uruchomienie w kilku częściach i montaż na orbicie ^{[[[ 6 ]} . Część zaangażowanych zespołów pracowała następnie nad nuklearnym elektrycznym mini-środkowym projektem dla FSPS Lunar Surface ( System zasilania powierzchniowego rozszczepienia ) ^{[[[ 7 ]} Aż do oficjalnego końca projektu w Październik 2005 .

Projekt kosztował następnie 460 milionów USD, a jego ostateczny koszt oszacowano na 16 miliardów USD.

Sonda jest ustrukturyzowana zgodnie z długim masztem, który przenosi reaktor na jednym końcu, a śmigła i instrumenty naukowe na drugim końcu. Między nimi rozciągają panele rozpraszania ciepła reaktora. Maszt ma trzy zawiasy, które umożliwiają składanie pojazdu i zawierają go w 4,5 rakietowej czapce M średnica o 26 M wysokość.

Źródło energii [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Kiedy projekt został zatrzymany, nie było ostatecznego wyboru rodzaju reaktora, który miał być użyty na sondzie, ale wśród osób oferowanych przez DOE, następująca konfiguracja była najbardziej prawdopodobna.

Reaktor znajduje się z przodu pojazdu, ukryty za osłoną w materiale absorbera neutronowym i wolframu (absorbator promieni Gamma) ^{[[[ 8 ]} który chroni spłaszczony obszar stożkowy (6 ° × 12 °), w którym znajduje się reszta pojazdu.

Działa w szybkim spektrum, a jego reaktywność jest regulowana przez przesuwane odblaski uporządkowane przez łodygi przekraczające tarczę. Jest zasilany do dostarczania termicznego termicznego 1 MW przez 15 lat.

Jest ochłodzony przez obwód gazowy sprzężony bezpośrednio z czterema przetwornikami (dwa aktywne składniki i dwa awaryjne), które działają w zamkniętym cyklu Brayton: mieszanina helu-Xenon pozostawia reaktor przy 1150 K, napędza turbinę, przechodzi w życie w odzyskiwaniu Wymienność z obwodem chłodnicy przechodzi przez turbopump, który zwraca go do rekultywa i w reaktorze. Pompa i turbina są sprzężone przez tę samą oś obrotu, na której jest również alternator, który wytwarza do 100 kW mocy elektrycznej ^{[[[ 9 ]} .

Reaktor i konwertery

Po drugiej stronie wymiennika obwód chłodnicy dojrzewa przez pompę elektryczną krąży wodę lub nak w 532 M ² Panele ułożone wzdłuż masztu w cieniu tarczy.

Reaktor jest otoczony ochroną przed mikrométeorytami. Podczas premiery jest również pakowany w skorupę tytanową i kompozyt węglowo-fenolowy, a do jego serca wkłada się w jego serce, unika to zanieczyszczenia środowiska naziemnego w przypadku przypadkowej atmosferycznej pręta trucizny. Jednak wpływ wpływu na ziemię nie został jeszcze oceniony i udaremniony ^{[[[ 9 ]} . Bezpieczeństwa te są upuszczane po sondzie poza orbitą lądową i przed rozpoczęciem reaktora.

Motoryzacja [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Testowane paliwo jonowe ^{[[[ dziesięć ] W [[[ 11 ]} , nazwany Hipep ( Napęd elektryczny o dużej mocy ) i połączenie ( Electric Electric Electric System jonowy ), wyprowadzaj od pędności jonów elektrostatycznych do siatki, takich jak ta stosowana na głębokiej przestrzeni 1. Hipep różni się techniką jonizacji gazu w oparciu o indukcję przez mikrofalów i noksyzowanie przez homogeniczność jego plazmy i bramki węgla ^{[[[ dwunasty ]} . Odmiany te zapewniają znaczną poprawę wydajności, mocy i żywotności tego typu silnika ^{[[[ 13 ]} . Model przewidziany dla sondy o nazwie Herakles miał być zaprojektowany na podstawie wyników testów przeprowadzonych w tych dwóch modelach prekursorów. Jego specyficzny impuls został zaplanowany na 6000 s.

Rozmieszczenie paliwa na jednej z dwóch nacelowych

Propelellants musiał być ułożony w dwóch nacellach, z których każda zawierała 4 silniki jonowe, 3 duże propelety z efektem hali (zapewniając dodatkowe, ale mniej skuteczne pchanie w niektórych krytycznych przypadkach) i 6 małych paliwa z efektem Halla dla kontroli postawy. Te nacelle są podłączone do pojazdu przez wyartykułowane ramki umożliwiające uzyskanie ciągu wektora, w ten sposób częściowo zapewniając kontrolę nastawienia przy niższych kosztach ^{[[[ 14 ]} .

Niski pchnięcie reaktora i wynikająca z tego trajektoria transferu spiralnej oferują więcej możliwości początkowych i mniejszą wrażliwość na różnice w porównaniu z optymalną datą w każdym oknie uruchamiania ^{[[[ 15 ]} .

Etapy transferu [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Początkowa konfiguracja z etapami transferu (bez ograniczenia)

Silny konkretny impuls umożliwia zmniejszenie masy paliwa (lub zwiększenie ładunku), ale z powodu niskiego pchania manewry ucieczki lub przechwytywania w intensywnych polach grawitacyjnych są wówczas bardzo drogie w czasie w czasie ^{[[[ 16 ]} . Aby nie spędzać miesięcy w spirali wokół Ziemi, odejście zapewnia dwa etapy przeniesienia do napędu chemicznego.

Pojazd jest zatem umieszczany w LEO przez trzy start z wciąż niezwiązanym wyrzutnią 40 T o niskiej pojemności orbity. Zespół jest następnie wykonany przez automatyczne schowki. Sonda początkowo ma segment cumowania, zapewniając funkcje poprzedzające jego wdrażanie i uruchomienie (zasilanie przez panele słoneczne, łącze radiowe UHF i kontrola postawy przez propelenty hydrazyny). Ten segment jest upuszczany przed przejściem międzyplanetarnym.

Instrumenty [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Pod koniec projektu cele naukowe i zdolności oferowane przez pojazd zostały zdefiniowane, ale instrumenty nie zostały wybrane. Ten wybór miał zostać dokonany w styczniu 2008 r. Po konsultacji ze społecznością naukową i podwykonawcami. Niemniej jednak na podstawie badania Jimta zdecydowanie oczekiwano niektórych urządzeń.

Specyfikacje naukowe wymagały, aby trzy odwiedzane księżyce zostały odwzorowane przez kamery i teleskop z rozdzielczością 25 cm /Piksel i IO z 1 km /Piksel. Topografia pomocy miała być wykonana przez radar z syntezą otwierającą działającą z mocą 5 kW o 35 GHZ ^{[[[ 17 ]} , rozdzielczość pionowa uzyskała mniej niż miernik.

Badanie wnętrza lodowych skórek satelitów musiało zostać wykonane przez radar o dużej mocy, złożony z trzech anten Yagi, zdolnych do obserwacji stratygrafii lodowcowej i interfejsu z oceanem do 20 km głębokość ^{[[[ 18 ]} .

Spektrometry masowe musiały przeanalizować neutralną i zjonizowaną materię wyrzuconą z powierzchni odwiedzonych księżyców. W tego rodzaju doświadczeniu preferowane jest analiza materii neutralnej, ponieważ materia jonizowana jest wprowadzana w ruch przez lokalne pole magnetyczne, a następnie trudno jest skorelować jego skład chemiczny z pierwotną lokalizacją. Materia neutralna, jeśli jest „nieruchoma” w porównaniu z miejscem produkcji, jest jednak znacznie mniej obfita. Następnie zaproponowano spowodowanie wyrzucania materii poprzez pobyt powierzchni księżyców przez laser lub przepływ ksenonu uzyskany przez wskazanie silników sondy w kierunku powierzchni ^{[[[ 19 ]} .

Komunikacja z ziemią znajdującą się w ponad 6 AUS musiała być w stanie przenieść 50 mbit/s danych. Moc wymagana do takiego przepływu, jeśli jest udostępniona przez źródło energii jądrowej, wykracza daleko poza pojemność rurki falowej, dlatego system komunikacji musiał być sprzężony albo z grupą czterech anten ^{[[[ 20 ]} , albo do kombinacji rurowej, która nie została jeszcze zaprojektowana.

Europa reprezentująca najważniejszy cel naukowy, 25% ładunku musiało być poświęcone doświadczeniu powierzchni ESSP ( Europa Surface Science Pakiet ) w tym lądowanie wiązu ( Misja Europa Lander ). Złożyłby moduł 38,7 kg (230 kg Licząc ciężar rakiet i lądowanie poduszek powietrznych) napędzany małym RTG. Moduł wysłałby swoje miary w ciągu 30 dni orbity sondy wokół Księżyca ^{[[[ 21 ]} .

Zaproponowano dodanie do misji modułu zejścia w jowieńskiej atmosferze i być może przekaźnika satelitarnego ^{[[[ 22 ]} . Moduł musiał działać do ciśnienia 100 atmosfery ^{[[[ 23 ]} , znacznie dalej niż ten spadł przez sondę Galileo w 1995 r., Która została zniszczona pod ciśnieniem 23 atm. Ale ten dodatkowy cel wymagałby zbyt wielu modyfikacji początkowego projektu lub podstawowych celów ^{[[[ 24 ]} .

Z Maj 2015 , trzeba było wprowadzić trzy premiery, aby włożyć LEO i złożyć dwa piętra transferów i sondę. Podłogi transferowe musiały napędzać sondę poza dzielnicą lądową podczas okna startowego rozciągającego się od końca Październik 2015 do mi- Styczeń 2016 .

W ciągu miesiąca po tym pierwszym manewrze sonda miała być uruchomiona przez rozmieszczenie jego struktur, aktywacji i testów reaktora i pędności. Transfer międzyplanetarny trwałby wtedy Kwietnia 2021 r , okres, w którym silniki jonowe działałyby od 2/3 czasu ^{[[[ 25 ]} .

Przybył w obszarze wpływu Jowisza, nawigacja sondy stałaby się bardziej złożona i delikatna. W tym środowisku grawitacyjnym zaburzonym interakcją wielu ciał, długość życia orbity wokół księżyca jest krótka, a pod nieobecność lub niezdolność poprawek sonda zostałaby potępiona do awarii po kilku tygodniach. Z drugiej strony dynamika tych wielu ciał oferuje wiele manewrów możliwości przy pomocy grawitacyjnej, więc zapewniono, że dzięki tej technice wszystkie transfery między satelitami zaoszczędzą 80% ilości paliwa teoretycznie niezbędnego dla tej części misji. Schwytanie sondy przez jego pierwszą docelową Callisto trwałaby prawie rok (aż do Luty 2022 ) ^{[[[ 25 ]} .

Sonda badałaby Callisto, a następnie Ganymede przez 3 miesiące, a na koniec Europę przez 1 miesiąc. Obserwowałby IO za każdym razem, gdy pozwoliłaby na to jego pozycja i ograniczenia misji podstawowej. Kolejność wizyty księżyców zaczyna się od najbardziej zewnętrznego, umożliwia zminimalizowanie napromieniowania instrumentów przez Jowisza podczas cyklu życia sondy.

Pod koniec swojej misji w Wrzesień 2025 r , pojazd miał być zaparkowany na stabilnej orbicie w całej Europie, pomimo bliskości Jowisza ^{[[[ 16 ]} .

Bibliografia [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

• (W) Paweł Drzewa oliwne ET David M. Harland W Robotyczna eksploracja Układu Słonecznego: Część 4: Era Modern ERA 2004-2013 , Działa praktyka, 2014 , 567 P. (ISBN 978-1-4614-4811-2 )

Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Linki zewnętrzne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]