Microssatélites para grandes espaços

No final de 2014, as universidades japonesas, com o apoio da Agência Espacial do Japão JAXA, enviaram o microssatélite Procyon para o espaço interplanetário. Ele se tornou o primeiro dispositivo desta classe, que entrou no espaço interplanetário e mostrou a possibilidade prática de usar eletrônica não-cósmica lá.



Hoje, em baixa órbita terrestre, em altitudes de até mil quilômetros, um grande número de microssatélites está em operação - dispositivos de até 100 kg. Eles são criados principalmente por empresas e universidades privadas. Alguns microssatélites já geram receita para os criadores, mas a maioria realiza tarefas experimentais. A astronáutica mundial ainda está aprendendo a usá-los efetivamente e está avaliando as possibilidades.

Um experimento ousado foi lançado no Japão - para criar uma pequena nave espacial barata para pesquisa no espaço profundo.



A principal diferença entre o espaço interplanetário e o espaço próximo à Terra está em um campo magnético. O campo magnético da Terra não apenas protege os fluxos de vento solar de baixa e média energia, mas também facilita o controle dos satélites. Afinal, você pode usar um campo magnético próximo à Terra para "inclinar-se" para girar o satélite ao longo do eixo desejado. Para isso, os satélites estão equipados com um sistema de orientação magnética de três eixos no MIO - atuadores magnéticos. Para uma orientação mais precisa, por exemplo, ao apontar a antena ou telescópio e rastrear o alvo, outro sistema é usado - os motores do volante.

Quando o motor do volante gira à velocidade máxima, ele se torna inútil e deve ser "descarregado" - parado. O volante do motor pode ser descarregado de várias maneiras: motores de foguete de orientação pequena, rotação de satélite ou os mesmos atuadores magnéticos. I.e. O campo magnético da Terra não apenas cobre satélites do fluxo de partículas solares, mas também ajuda a economizar combustível em órbita.

O efeito do campo magnético da Terra se estende a cerca de 60 mil km e mais - espaço interplanetário. Lá, as condições são estáveis ​​de várias maneiras, de Mercúrio a Plutão, e dependem apenas da distância do Sol e da atividade solar.

O Procyon foi desenvolvido na Universidade de Tóquio, com o apoio da Agência Espacial do Japão e do Instituto Japonês de Aeronáutica e Cosmonáutica, além de mais cinco universidades e institutos envolvidos no desenvolvimento de vários componentes e preparação de voos.



O veículo foi lançado a partir do Cosmódromo Tanegashima. Ele ganhou uma segunda velocidade espacial junto com a estação espacial automática JAXA Hayabusa-2, que foi enviada para coletar amostras de asteróide Ryugu para material de asteróide (162173). Procyon voou para outro asteróide e não pretendia permanecer nele ou retornar.



A tarefa do microssatélite era capturar um asteróide do espaço. Uma tarefa adicional foi estudar a geocorona com o espectrômetro ultravioleta LAICA.



Uma geocorona é uma nuvem de hidrogênio que envolve a terra. Só pode ser observado de lado e no espectro ultravioleta. Foi filmado pelos astronautas Apollo 16 e pelo módulo chinês Chang'e 3. O



Procyon foi lançado na órbita heliocêntrica, ou seja, ele começou a girar em torno do sol. De acordo com o programa, ele teve que voar um círculo, se aproximar da Terra e realizar uma manobra de correção da órbita para ir já ao asteróide.



O asteróide foi escolhido como um alvo não simples, mas com um satélite. Tais asteróides binários são bastante raros e apenas um foi observado nas proximidades - o asteróide Ida acabou por estar com um pequeno satélite, que eles chamaram de Dactyl. O alvo para Procyon - o asteróide de oitocentos metros 2000 DP107 e seu par - foi observado apenas na Terra usando radares.



Para atingir seu objetivo, o microssatélite era equipado com um motor de íons, alimentado por painéis solares e "soprando" o xenônio armazenado no tanque de fibra de carbono.



Para orientação e descarga dos volantes, foi utilizado o mesmo xenônio, que foi soprado (já sem aspas) através de micromotores de orientação a gás.



A comunicação com a Terra era fornecida na banda X, com uma estação terrestre JAXA equipada com uma antena de 64 metros e com as estações da Deep Space Network da NASA.

Na primeira etapa do vôo, o dispositivo se mostrou muito bem. A eletrônica funcionou de maneira estável. Testes de instrumentos científicos mostraram seu desempenho. Os caras podiam até obter imagens ultravioletas do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko .



Um relatório sobre o trabalho do dispositivo também diz sobre fotografar geocorns, mas os resultados ainda não foram publicados, aparentemente eles estão preparando uma publicação em uma revista científica.

Um estágio importante no caminho para a Terra - testes do mecanismo de íons - também foram bem-sucedidos. O motor até desenvolveu tração mais do que o esperado 330 mkN em vez de 250 mkN. No entanto, quando se trata de corrigir a órbita, o mecanismo falhou. De acordo com os resultados da avaliação do mau funcionamento, chegamos à conclusão de que a falha foi causada por uma partícula de metal presa entre os dois contatos.

Assim, Procyon não pôde voar para o asteróide, mas ele permaneceu operacional, então ele começou a observar o alvo disponível mais próximo - a Terra. A aproximação com o nosso planeta ocorreu no final de 2015 e os caras cobriram ativamente o processo de aproximação em sua página no Facebook. Embora a mídia não estivesse muito interessada em suas realizações. Eles conseguiram observar o sistema Terra e Lua com seu telescópio a uma distância de vários milhões de quilômetros.



A aproximação máxima da Terra aconteceria em 3 de dezembro de 2015, a uma distância de cerca de 2,7 milhões de km, e nesse dia a conexão com o dispositivo foi perdida. Os desenvolvedores prometeram por dois meses continuar as tentativas de voltar ao trabalho, mas sem sucesso. Portanto, hoje o vôo de Procyon pode ser considerado concluído, e agora se transformou em apenas um pequeno asteróide próximo à Terra. Agora ele continuará sua rotação ao redor do Sol, aproximando-se periodicamente da Terra. Cair sobre nossas cabeças não ameaça, mesmo que ele encontre nosso planeta, ele queimará em densas camadas da atmosfera.

Apesar do fracasso de alguns dos objetivos, o Procyon não pode ser chamado de fracasso completo. O objetivo principal - confirmar a possibilidade de operar microssatélites interplanetários - ele provou. Um ano de trabalho para esse projeto e esse orçamento - cerca de US $ 5 milhões - é um resultado muito bom. Além disso, estudantes de várias universidades japonesas adquiriram uma rica experiência no desenvolvimento, gerenciamento e operação de tecnologia espacial interplanetária, e agora têm desenvolvimentos prontos com base nos quais novas microstações interplanetárias podem ser criadas.



Mesmo se você olhar para o histórico da Universidade de Tóquio, você só pode invejar.



Dos nossos, isso só pode ser comparado se a Universidade Estadual de Moscou, onde os kansats competem há vários anos, e os estudantes participam de projetos espaciais reais. O companheiro deles, Lomonosov, foi o primeiro a voar de Vostochny no final de abril, embora apenas uma parte do equipamento científico estivesse lá da universidade.

Source: https://habr.com/ru/post/pt392691/