미니어처 X선 태양 분광계 큐브Sat

Miniature X-ray Solar Spectrometer CubeSat
민XSS
MinXSS Flight Model 1.jpg
MinXSS 우주선의 태양을 향한 면. 경첩이 달린 두 개의 태양 전지판은 전개 상태에 있다. 과학 기구 구멍은 상단 가까이에서 볼 수 있다. 테이프 측정 안테나는 사진 상단을 넘어 확장된다. 우주선의 최종 통합 후에 찍은 이미지.
미션형태양 물리학, 우주 날씨, 근거리 우주 연구
연산자CU/LASP
COSPAR1998-067HU
새캣41474U
웹사이트lasp.colorado.edu/home/minxss
임무 기간비행 모델 1: 6개월(계획), 11.66개월(실제)
비행모델 2: 5년(계획)
우주선 속성
우주선형3U 큐브샛
제조사CU/LASP
발사 질량3.5163kg
건질량3.5163kg
힘사용량:
8.0 W(과학 모드)
5.3 W(안전 모드)
2.8 W(phoenix 모드)
최대 생성: 19W
미션의 시작
출시일자2015년 12월 6일 08:44:57(2015-12-06)UTC08:44:57Z) UTC
로켓아틀라스 V 401
발사장케네디 우주 센터
계약자유나이티드 론치 얼라이언스
입력서비스2016년 5월 16일
미션 종료
마지막 연락처2017-05-06 02:37:26 UTC
붕괴일자2017년 5월 6일
궤도 매개변수
참조 시스템지리학
정권로우 어스
페리기 고도402km(250mi)
아포기 고도402km(250mi)
기울기51.65도
기간92.69분
신기루2016년[1] 7월 4일
계기
수정된 앰프텍 X123 실리콘 드리프트 검출기
선 위치 센서(SPS), X선 광도계(XP)

미니어처 X선 태양 분광계(MinXSS) 큐브사트는 과학 미션과 함께 미국항공우주국(NASA) 과학선교국 큐브사트를 최초로 발사했다.[2] 사우스웨스트 연구기관인 NASA 고다드 스페이스 F 연구소는 물론 항공우주공학부와 대기우주물리연구소 교수, 과학자, 엔지니어들이 참여해 콜로라도 보울더 대학교 학생들이 주로 설계, 건설, 운영했다.빛 센터와 국립 대기 연구 센터의 고고도 천문대. 임무 주임 조사관은 닥터다. 토머스 N. 우즈와 공동조사위원으로는 아미르 카스피 박사, 필 체임벌린 박사, 앤드루 존스 박사, 릭 코너트 박사, 신린 리 교수, 스콧 팔로 교수, 스탠리 솔로몬 박사 등이 있다. 학생 리더(프로젝트 매니저, 시스템 엔지니어)는 이후 MinXSS의 두 번째 비행 모델의 Co-I가 된 제임스 폴 메이슨 박사였다.

MinXSS는 궤도 ATK Cygnus CRS OA-4 화물 재공급 임무의 일환으로 2015년 12월 6일 국제우주정거장에 발사되었다.[3] 발사체는 401 구성의 유나이티드 론칭 얼라이언스 아틀라스 V 로켓이었다. 큐브샛 놀이기구 공유는 NASA ELaNa-IX의 일부로 조직되었다. 국제우주정거장에서의 배치는 2016년 5월 16일에 나노랙스 큐브Sat Deployer로 이루어졌다.[4] 우주선 비콘은 전 세계 아마추어 무선 통신사들에 의해 곧 수거되었다.[5][6] 2016년 6월 14일[7] 우주선의 시운전이 완료되었고 그 이후로 태양 플레어의 관측은 거의 지속적으로 포착되었다.[8] 고도와 함께 대기 항력이 기하급수적으로 증가함에 따라 임무 마지막 주에 고도는 급격히 붕괴되었다. MinXSS의 마지막 접촉은 2017-05-06년 호주의 HAM 운영자로부터 02:37:26 UTC에 있었다. 당시 우주선의 일부 온도는 이미 100℃를 넘고 있었다. (300 °C의 한 온도에서 태양 전지판이 분리되었음을 나타내며, 이 접촉은 분해되기 몇 분 전이었음을 시사한다.)[9] 전체 임무에 걸친 과학 자료는 공개적으로 이용할 수 있다.[10]

임무목표

MinXSS 임무는 약 0.5 keV(25 å)에서 30 keV(0.4 å)까지의 태양 소프트 X선 스펙트럼을 0.15 keV FWHM 스펙트럼 분해능으로 측정하는 것이다. 태양 전자파 스펙트럼의 이 부분은 태양 플레어로부터의 가장 큰 향상이 일어날 것으로 예상되는 부분이다.[11] 그것은 또한 지구 전리권 화학에도 중요한 영향을 미친다. 그럼에도 불구하고 이전 측정치는 저해상도 광대역통신 또는 고해상도였지만 매우 좁은 대역 통과(아래 이미지 참조).[12][13] 비교적 최근에 소형화된 실리콘 드리프트 검출기가 만들어지면서 MinXSS 측정이 가능해졌다. MinXSS 데이터는 태양 코로나를 탐사하는 수단을 제공할 것이며, 특히 전리층, 열층권, 중층권 등 지구 상층 대기의 모델에 대한 입력으로 사용될 것이다.

태양 연질 X선 측정 이력

MinXSS는 또한 CubeSats에 상용화된 유일한 3축 ADCS 중 하나인 블루 캐년 테크놀로지스 XACT 태도 결정 및 제어 시스템(ADCS)의 첫 비행이기도 하다. 그것은 그것의 사양보다 훨씬 더 좋은 성능을 보이고 있다.[14] 이는 우주선을 위한 중요한 기술이 성공적으로 소형화 및 상용화되었음을 보여준다.

과학 기구

MinXSS에 탑재된 1차 과학 계측기는 수정된 Amptek X123 실리콘 드리프트 검출기다. 그 기구는 우주 환경과 호환되도록 개조되었다.[13] 특히, 열 전달 패드를 전자 보드의 가장 뜨거운 부품에 배치하여 열 전달을 위한 전도성 열 경로를 제공하였다. 대기에서는 대류 냉각이 가능하지만 진공에서 작동하려면 전도를 통한 냉각이 필요하므로 전도성 경로가 개선된다. 또한 광자 포화 가능성을 줄이고 시야를 ±4º로 제한하기 위해 텅스텐으로 만든 작은 개구부를 검출기 전면에 부착했다. 마지막으로 검출기에 도달하는 광전자의 수를 줄이기 위해 검출기 앞에 베릴륨 필터를 추가로 장착했다.

X선 광도계(XP)와 SPS(Sun Position Sensor)의 두 가지 이차 과학 기구가 있다.XP는 베릴륨 필터를 앞에 두고 X123 앞의 베릴륨 필터 두 개 합과 거의 같은 두께의 단일 광다이오드다. XP의 목적은 X123에 대한 온오프비트 교차 교정을 제공하는 것이다: X123 스펙트럼의 합은 XP 측정과 거의 같아야 한다. SPS는 가시광선을 관찰하는 평면 4중 다이오드로 구성된 2.4 아크sec 정밀도의 미세 태양 센서로, X123 및 XP 광학 축에 대한 미세한 지식을 제공하여 모든 오프 축 신호 감쇠에 대해 교정하는 것을 목적으로 한다.

모든 계측기는 국립표준기술원 싱크로트론 자외선방사시설(SURF III)에서 교정했다.[12][15]

비행 전 시험

대형 우주선 임무에 비해 큐브샛에 배치된 느슨한 요구사항에도 불구하고, MinXSS는 항공우주 산업에서 표준으로 간주되는 엄격한 테스트를 받았다. X123 1차 과학 기구는 두 번의 소리 나는 로켓 비행에서 완전한 비행 자격을 얻었다.[12][16] 이 시스템은 벤치에서 서브시스템 레벨 및 시스템 레벨 테스트(즉, 상온에서 공기 중) 외에도 열 진공 챔버 사이클 테스트, 열 밸런스 테스트, 진동 테스트 및 엔드 투 엔드 통신 테스트도 거쳤다.[13] 열 진공 사이클과 벤치에서 실제 궤도 이탈과 일식 기간으로 자체 전력 변환된 태양열 어레이 시뮬레이터를 사용하여 임무 시뮬레이션을 수행했다. 이것은 우주선이 궤도에서 동력 양성이 될 것을 보장했다.

커뮤니케이션

이 우주선은 측정 테이프 안테나와 AstroDev Li-1 라디오를 사용한다. 이 우주선은 주기적으로 신호등과 아마추어 햄 라디오 운영자 장비로 신호를 포착할 수 있다. 통신 사양은 다음과 같다.[17]

  • 주파수: 437.345MHz
  • 데이터 속도: 9600 보우드
  • 변조: GMSK
  • 신호 캐덴스: (2016/07/04년 기준) 54초

햄 라디오 운영자가 녹음한 비콘은 민XSS 팀(KISS 포맷)으로 보내 전체적인 데이터 캡처에 기여할 수 있다.[17]

온오빗 성공

배치된 우주선의 첫 번째 중요한 장애물은 지상과의 통신을 구축하는 것이다. 이는 콜로라도 주 볼더에 있는 MinXSS 지상국 상공의 첫 번째 패스에서 달성되었다.[18] 과학 미션으로서 성공은 유용한 과학적 측정치를 받아 결정된다. 미국 콜로라도주 볼더에서 열린 제47차 미국천문학회 태양물리학 분과 회의 중 언론 브리핑과 기고 포스터에서 MinXSS의 첫 빛이 나왔다.[19][20][21] MinXSS 임무의 첫 주에 40개 이상의 GOOS C-클래스와 7 M-클래스 태양 플레어가 발생했고, 그러한 관측들은 분석을 위해 지상으로 하향 연결되었다. 그러한 분석의 결과는 다가오는 여러 안전 점검 보고서의 주제가 될 것이다. 또한, MinXSS는 블루 캐년 테크놀로지스 XACT 3축 자세 결정 및 제어 시스템(ADCS)의 첫 비행이었다. 8아크초(1-시그마)를 가리키는 예외적인 성능을 연속적으로 발휘했는데, 여기서 사양은 11아크초였다.[14]

후속 임무(MinXSS-2)

두 번째 MinXSS 우주선은 첫 번째 우주선과 병렬로 제작되었다. MinXSS-2는 다음을 제외하고 MinXSS-1과 동일하다.

  • (1) X선 스펙트럼 분석기의 업그레이드된 버전인 Amptek X123-FastSDD와 MinXSS-1의 X123-SDD 비교;
  • (2) 현재 시장 하드웨어와 MinXSS-1에 사용된 출시 전 버전을 사용하는 BCT XACT의 업그레이드된 버전
  • (3) 비행 중 "하드 리셋" 전원 주기를 위한 회로의 추가
  • (4) AstroDev 리튬-2 라디오의 사용 대 MinXSS-1에 사용된 Li-1의 사용
  • (5) 사소한 소프트웨어 업데이트

MinXSS-2는 스페이스X Falcon 9를 이용하여 스페이스플라이어 인더스트리즈 SSO-A SmallSat Express 임무에서 전개될 예정이다.[22][23] 발사는 2018년 12월 3일에 이루어졌고, MinXSS2는 궤도에 배치되었다. MinXSS-2 궤도는 약 575km 고도에서 오전 10시 30분 극지 및 태양시동기식으로, 추정 4년의 임무수명을 제공한다.

MinXSS-2는 2016년 과학을 위한 헬리오물리학 기술 및 계기 개발(H-TIDS) 프로그램에 따라 NASA가 2년간 기금을 지원해 선정했다.[24] MinXSS-2는 또한 해군 연구소의 과학 개입을 추가했으며, 해리 워렌 박사가 공동 조사자로 추가했다.

수상

MinXSS는 UT주 로건에서 열린 제30회 AIAA/USU 소형위성회의 2016년 올해의 AIAA 소형위성미션에 선정되었다.[25][26]

프로젝트 아키텍처

민XSS 프로젝트는 조지프 R이 이끄는 대학원 프로젝트 과정을 개설한 콜로라도 학생 우주기상실험 큐브사트를 통해 구성됐다. 콜로라도 보울더 대학교 항공우주공학과의 태너. 학과 학생들은 석사논문을 이수하거나 대학원 프로젝트 과정을 2학기 수강할 수 있다. 전형적으로 각 동시 프로젝트에 10~20명의 학생이 참여하게 된다. CSSWE와 MinXSS는 대기 및 우주 물리학 연구소의 전문가들을 많이 활용했다. 2018년 3월 8일 현재 40명의 졸업생과 5명의 학부생, 2명의 고등학생이 이 프로젝트에 참여했다. 약 40명의 전문가들이 설계 검토에서 피드백을 제공하는 것에서부터 비행 소프트웨어 작성에 이르기까지 다양한 수준의 관여에 기여했다.

참조

  1. ^ 셀레스트락 NORAD 큐브사트 TLEs
  2. ^ "Achieving Science with CubeSats: Thinking Inside the Box". NationalAcademies.org. Retrieved 9 August 2016.
  3. ^ "MinXSS CubeSat Launches to ISS to Study Sun's Soft X-Rays". NASA.gov. Retrieved 9 August 2016.
  4. ^ "MinXSS CubeSat Deployed From ISS to Study Sun's Soft X-Rays". NASA.gov. Retrieved 9 August 2016.
  5. ^ "MinXSS 20:26 UTC 437.345mhz 9K6 Telemetry interval 9 seconds over Japan strong signal". Twitter. Retrieved 9 August 2016.
  6. ^ "MINXSS and NODeS 02:57 UTC May 17 2016". YC3BVG BLOG. Retrieved 9 August 2016.
  7. ^ "Commissioning complete!". MinXSS Homepage. Retrieved 9 August 2016.
  8. ^ "MinXSS CubeSat Deployed From ISS to Study Sun's Soft X-Rays". NASA.gov. Retrieved 7 October 2016.
  9. ^ "The Miniature X-ray Solar Spectrometer (MinXSS) » MinXSS-1 deorbited". lasp.colorado.edu. Retrieved 2017-05-08.
  10. ^ "The Miniature X-ray Solar Spectrometer (MinXSS) » Data and HAM Radio". lasp.colorado.edu. Retrieved 2017-05-08.
  11. ^ Rodgers, E. M.; Bailey, S. M.; Warren, H. P.; Woods, T. N.; Eparvier, F. G. (9 September 2006). "Soft X-ray irradiances during solar flares observed by TIMED-SEE". Journal of Geophysical Research: Space Physics. 111 (A10): A10S13. Bibcode:2006JGRA..11110S13R. doi:10.1029/2005JA011505.
  12. ^ a b c Caspi, Amir; Woods, Thomas N.; Warren, Harry P. (18 March 2015). "New Observations of the Solar 0.5-5 keV Soft X-ray Spectrum". Astrophysical Journal Letters. 802 (1): L2. arXiv:1502.01725. Bibcode:2015ApJ...802L...2C. doi:10.1088/2041-8205/802/1/L2.
  13. ^ a b c Mason, James P.; Woods, Thomas N.; Caspi, Amir; Chamberlin, Phillip C.; Moore, Christopher; Jones, Andrew; Kohnert, Rick; Li, Xinlin; Palo, Scott; Solomon, Stanley C. (10 March 2016). "Miniature X-Ray Solar Spectrometer: A Science-Oriented, University 3U CubeSat". Journal of Spacecraft and Rockets. 53 (2): 328–339. arXiv:1508.05354. Bibcode:2016JSpRo..53..328M. doi:10.2514/1.A33351.
  14. ^ a b "Perfect Precision For MinXSS CubeSat Supplied By Blue Canyon Technologies—It's All About Attitude". Satnews. Retrieved 9 August 2016.
  15. ^ Moore, Christopher S.; Woods, Thomas N.; Caspi, Amir; Mason, James P. (18 July 2016). "The Miniature X-ray Solar Spectrometer (MinXSS) CubeSats: spectrometer characterization techniques, spectrometer capabilities, and solar science objectives". Proc. SPIE. Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray. 9905: 990509. arXiv:1608.05115. Bibcode:2016SPIE.9905E..09M. doi:10.1117/12.2231945. Retrieved 9 August 2016.
  16. ^ "NASA-Funded Mission Studies the Sun in Soft X-Rays". NASA.gov. Retrieved 9 August 2016.
  17. ^ a b "Data & Ham Radio". MinXSS Homepage. Archived from the original on 21 August 2016. Retrieved 9 August 2016.
  18. ^ "First day on orbit a great success!". MinXSS Homepage. Retrieved 9 August 2016.
  19. ^ Kohler, Susanna. "2016 SPD: Day 1". AASNova. Retrieved 9 August 2016.
  20. ^ Patel, Neel V. "4 Technologies NASA Is Using to Save Us From Death by Sun". Inverse. Retrieved 9 August 2016.
  21. ^ Caspi, Amir; Woods, Thomas N.; Warren, Harry P.; Chamberlin, Phillip C.; Jones, Andrew; Mason, James P.; McTiernan, James M.; Moore, Christopher S.; Palo, Scott E.; Solomon, Stanley C. (31 May 2016). "Science Goals and First Light Analysis from the Miniature X-ray Solar Spectrometer (MinXSS) CubeSat". American Astronomical Society, SPD Meeting #47: #3.06. Bibcode:2016SPD....47.0306C. Retrieved 9 August 2016.
  22. ^ "Spaceflight Prepares Historic Launch of More Than 70 Spacecraft Aboard SpaceX Falcon 9". spaceflight.com. Retrieved 10 September 2018.
  23. ^ "Spaceflight gears up for dedicated Falcon 9 launch". SpaceNews. Retrieved 10 September 2018.
  24. ^ "MinXSS-2 has been selected by NASA for funding!". Twitter. Retrieved 11 December 2016.
  25. ^ "MinXSS is the @SmallSat mission of the year!Thanks all who voted and made such an exciting and successful mission". Twitter. Retrieved 11 August 2016.
  26. ^ "MinXSS wins Mission of the Year at Small Sat Conference". CU Aerospace Engineering Sciences. Retrieved 26 August 2016.

외부 링크