Deep Space 1

Deep Space 1 var ein romsonde som vart skoten opp den 24. oktober 1998 av ein Delta II-rakett. Som ein del av NASA sitt New Millennium-program var hovudmålet til fartøyet å testa ut nye teknologiar for å få ned risikoen og prisen på framtidige ubemanna romsondar.

Deep Space 1 fullførte med suksess oppdraga sine og andregradsmåla: passering av asteroiden 9969 Braille og kometen 19P/Borrelly der han returnerte verdifulle vitskaplege data og bilete. Deep Space 1-prosjektet vart avslutta 18. desember 2001. Det vart etterfølgt av Deep Space 2, Earth Observing-1, Space Technology 5 og Space Technology 6.

Teknologiar

Deep Space 1-sonden. Ionemotoren er det inste sirkulære trekket.

Den ferdig monterte Deep Space 1.

Oppskytinga av Deep Space 1.

Avfyring av ein xenon-ionemotor.

NSTAR-ionemotor

NSTAR-ionemotoren utvikla ved NASAs Glenn Research Center oppnår ein spesifikk impuls på ein til tre tusen sekund. Dette er ein magnitude høgare enn tradisjonelle framdriftsmetodar i rommet, slik sparar ein omtrent halvparten av drivstoffmassen. Dette fører til mykje billegare oppskytingsfartøy. Til tross for at motoren berre produserer ei kraft på 92 millinewton ved maksimum yting, oppnådde fartøyet høg fart sidan motoren er under avfyring kontinuerleg for lengre periodar. Raketten vart avfyrt for totalt 678 dagar, ein rekord for den typen motorar. Det neste romfartøyet til å bruka NSTAR-ionemotor er Dawn, med tre motorar.

SCARLET

SCARLET-solcellepanela produserte straumen til ionemotoren, også dei utvikla ved NASA Glenn. Desse brukte fresnellinser laga av silikon for å konsentrera sollyset på solcellene. Kombinert med meir effektive solceller produserte panela 2,5 kilowatt, samstundes som dei var mindre og lettare enn konvensjonelle panel.

AutoNav

AutoNav-systemet tar bilete av kjente og lyse asteroidar. Asteroidane i det indre solsystemet flyttar på seg i forhold til dei andre lekamane med ein merkbar og kalkulerbar fart; slik kan romfartøyet orientera seg ved å spora asteroidar mot stjernene i bakgrunnen, som ikkje vil ha bevega seg merkbart på så kort tid i astronomisk tidsskala. Med to eller fleire asteroidar kan sonden finna sin posisjon, og med to eller fleire posisjonar i tid kan sonden finna sin bane. Ein finn banen til eksisterande romfartøy ved å sjå signala sendt tilbake til Deep Space Network (DSN)-antennene, ein slags motsett GPS. Å bruka DSN til desse formåla krev mange sakkyndige operatørar, og DSN er allereie travelt opptatt med oppgåvene som eit kommunikasjonsnetverk. AutoNav reduserer prosjektkostnadane og bruken av DSN.

AutoNav kan òg brukast til å identifisera posisjonen til lekamar i forhold romsonden, slik at ein skaffar mål til dei vitskaplege instrumenta. Sonden har sin omtrentlege lokalitet og kan rekna seg fram til kva orientering den må ha for å halda lekamen i «søkjaren». AutoNav har kontroll over små rakettar som utgjer banejusteringssystemet til romfartøyet. Det neste romfartøyet til å bruka AutoNav var Deep Impact.

Remote Agent

Remote Agent var det første kunstig intelligente kontrollsystemet til å kontrollera eit romfartøy utan menneskeleg tilsyn. Remote Agent demonstrerte suksessfullt evna til å planleggja aktivitetar om bord og diagnostiserte og reagerte på simulerte feil i romfartøyets komponentar. Autonomisk kontroll vil tillata framtidige romfartøy til å operera med større avstandar frå Jorda, og å utføra meir sofistikerte forskingsrelaterte-aktivitetar i verdsrommet. Komponentane til Remote Agent-programvaren har blitt brukt til å støtta andre NASA ferder. Ein robustplanleggjar (EUROPA), og eit modellbasert diagnosesystem (Livingstone), var to større komponentar i Remote Agent. EUROPA vart brukt som ein grunnbasert planleggjar for Mars Exploration Rovers, EUROPA II vert brukt som støtte til Phoenix og Mars Science Laboratory. Livingstone 2 var om bord på satellitten Earth Observing 1, og eit F-18 hos NASA Dryden Flight Research Center.

Beacon Monitor Experiment

Beacon Monitor-eksperimentet var ein annan måte å redusera byrden på DSN-nettverka. Under cruisefasar er romsondar meir eller mindre inaktive. I staden for data sender sonden eit beresignal på ein forhandsbestemt frekvens. Sidan datadekoding ikkje trengst, kan signala oppfattast av mykje enklare bakkeantenner og motakarar. Dersom fartøyet oppdagar ein feil, kan det forandra beresignalet etter graden av alvor. Bakkemotakarar sendar så signal til operatørar som kan skaffa DSN-ressursar til sonden. Dette gjer at sakkyndige bakkeoperatørar slepp å passa på signala til eit romfartøy utan at det er nokon grunn til det. Eit liknande system er nytta av plutosonden New Horizons for å halda kostnadane nede under cruisefasen på 10 år frå Jupiter til Pluto.

Small Deep-Space Transponder (SDST)

SDST var eit kompakt radiokommunikasjonssystem. Bortsett frå å vera lite i storleik, kunne SDST senda info over Ka-bandet . Di dette bandet har ein høgare frekvens enn det som på tida var vanleg for romsondar å bruka, kunne den same mengda data bli sendt med mindre storleik på kommunikasjonsutstyret i verdsrommet og på bakken.

Plasma Experiment for Planetary Exploration (PEPE)

PEPE-instrumentet kombinerer fleire instrument i eitt. Med ei vekt på 5,6 kg og eit energikrav 9,6 W har PEPE mindre enn 25 % av massen og bruker mindre enn 50 % av straumen til eit liknande instrument om bord på Cassini-sonden. Instrumentet hadde som oppgåve å studera ionemotoren sitt møte med solvinden og å utføra generelle undersøkingar av dei lokale plasmaforholda.

Miniature Integrated Camera And Spectrometer (MICAS)

MICAS var eit lite kamera; mindre enn det var vanleg at romsondar hadde på den tida. MICAS vog 12 kg og inneheldt to svartkvitkamera, eit ultrafiolett og eit infraraudt biletspektrometer.

Resultat

Feil

Ionemotoren stoppa etter 4,5 minutt med avfyring, men vart seinare ført tilbake i aktivitet og gjennomførte resten av ferda med utmerka resultat. Det oppstod ein kontaminasjon i motoren tidleg i ferda då materie sendt ut under fråskiljinga av oppskytingsfartøyet hamna i motoren og laga kontakt mellom to metallgitter som var svært nære kvarandre. Dette reduserte det høge voltnivået som var nødvendig for andre element i motoren. Oppsamlinga vart fjerna ved gjentekne omstartingar av motoren.

Stjernefinnaren svikta. Stjernefinnaren finn ut romfartøyets orientering ved å samanlikna stjernehimmelen med kart i databasen. Ferda vart redda då MICAS-kameraa vart omprogrammert til å ta over for stjernefinnaren. Stjernefinnaren var av ein gammal sort og ikkje ein av mange nye utesta teknologiar; den var forventa å vera svært truverdig.

Utan ein fungerande stjernefinnar vart ioneframdrifta skrudd av mellombels. Tapet av framdrift gjorde at ein ikkje kunne fly forbi komet Wilson-Harrington.

Den ultrafiolette kanalen i MICAS-kameraet svikta på grunn av ein elektrisk feil. Ingen brukbare data vart returnert frå denne kanalen.

Suksessar

Det var sett på som ein moglegheit at ione-eksosen kunne interferera med andre system om bord på sonden, som radiokommunikasjonen eller dei vitskaplege instrumenta. PEPE-detektorane hadde som ein sekundærfunksjon å overvaka slike effektar frå motoren, men ingen interferens vart funne.

Remote Agent-systemet vart utprøvd ved simulering av:

- feil i ein elektrisk eining
- ein sensor som gav feil informasjon
- ein stillingskontroll-motor som låste seg i av-modus.

Remote Agent reaktiverte den elektriske eininga, ignorerte sensoren som gav feil data, og skifta til ein modus der den låste ionemotoren ikkje var naudsynt. Remote Agent var i det store heile ein suksessfull demonstrasjon av heil-autonom planlegging, diagnose og gjenoppretting.

Nærpasseringar

Komet Borrelly

Deep Space 1-bilete av komet Borrelly.

Passeringa av kometen Borrelly var ein stor suksess og ekstremt detaljerte bilete av kometens overflate vart returnerte frå romsonden. Bileta hadde ein høgare oppløysning enn dei tidlegare bileta av ein komet tekne av romsonden Giotto.

Trass i at DS1 ikkje hadde noko partikkelskjold overlevde sonden kometpasseringa intakt. Komet-jetstrålane viste seg å ikkje peika mot romsonden.

9969 Braille

Braille-passeringa var berre ein delvis suksess. Det var tenkt at DS1 skulle passera 240 meter over asteroideoverflata med ein fart på 56 000 km/t; men ein programvarefeil førte til at fartøyet i staden passerte med ein avstand på 26 km. Brailles låge albedo samt den store avstanden gjorde at AutoNav ikkje klarte å fokusera kameraa den rette vegen, og bileta vart tekne ein time forsinka. Resultatet blei bilete med låg pikseloppløysing som ikkje kunne avsløra mykje om asteroiden.

Status

NASA avgjorde å ikkje utvida ferda ytterlegare etter passeringa av Borrelly, og den 18. desember 2001 vart sonden skrudd av og forlaten i solbane. Romfartøyet ville etter kvart ha gått tom for hydrasin for stillingsmotorane slik at det ikkje ville kunne vera i stand til å orientera solcellepanela mot Sola.

Statistikk

romfartøyets masse (drivstoff inkludert): 486,3 kg
totale kostnadar: 149,7 mill. dollar
utviklingskostnadar: 94,8 mill. dollar
hovudkontraktør: Spectrum Astro
oppskytingsstad: Cape Canaveral Air Station, Florida
oppskytingsfartøy: Boeing Delta II 7326-modell
maksimalt straumutbytte: 2500 W (2100 W for ionemotoren)
Prosjektleiar: Dr. Marc Rayman

Bakgrunnsstoff

Commons har multimedium som gjeld: Deep Space 1