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| Deep Space 1 | |
|---|---|
 Representação artística de Deep Space 1 sobrevoando o cometa Borrelly | |
| Organização | NASA |
| Estado | Finalizada |
| Data de lançamento | 24 de outubro de 1998. |
| Aplicação | Sonda de asteróide |
| Massa | 486 kg |
| Dimensões | 1,5 m de alto por 1,1 m de profundidade por 1,1 m de largo |
| Propulsão | iónica |
| Equipa | PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration) MICAS (Miniature Integrated Camera And Spectrometer) |
| Elementos orbitais | |
| Tipo de órbita | heliocéntrica |
Deep Space 1 (abreviadamente, DS 1) foi uma sonda espacial estadounidense lançada o 24 de outubro de 1998 a bordo de um foguete Delta e cuja finalidade principal era a de ser um demostrador tecnológico com o que provar uma série de novas tecnologias relacionadas com a exploração espacial. A sonda sobrevoou um asteróide e um cometa, acrescentando valor científico à missão. A missão, considerada um sucesso, foi estendida várias vezes e deu-se por finalizada o 18 de dezembro de 2001.
Deep Space 1 foi a primeira missão do programa New Millenium da NASA. Sua missão principal era provar novas tecnologias com as que facilitar e melhorar a exploração espacial.
Conteúdo |
A estrutura da nave consistia em um marco octogonal de alumínio, de 1,5 m de alto, 1,1 m de profundidade e 1,1 m de largo. Com as antenas despregadas, a nave media 2,5 m de alto, 2,1 m de profundidade e 1,7 m de largo. Tinha uma massa de 486 kg.
Os painéis solares despregados davam à nave uma envergadura de 11,75 m. Estes usavam uma das novas tecnologias, SCARLET, para aumentar seu rendimento: lentes cilíndricas concentravam a luz solar em uma atira de células fotovoltaicas e ao mesmo tempo as protegiam. Ao começo da missão os painéis proporcionavam 2500 vatios de potência a 100 volts.
As comunicações tinham lugar através de uma antena de alto ganho, dois de baixo ganho e uma antena de banda Cá, todas montadas na parte superior da nave, com uma terceira antena de baixo ganho montado em um dos braços extensibles.
A propulsão principal proporcionava-a um motor iónico alimentado por xenón , na parte inferior da nave, e o controle de atitude conseguia-se com pequenos propulsores alimentados por hidracina . Ao todo, a nave levava 81,5 kg de xenón (dos quais se tinham utilizado 73,4 kg quando finalizou a missão) e 31,1 kg de hidracina. Deep Space 1 foi a primeira missão que utilizou a propulsão iónica como propulsão principal. O motor funcionou um total de 16.265 horas.
Tecnologias
NSTAR (motor iónico)
Tratava-se de um propulsor iónico alimentado por xenón e a energia eléctrica proporcionada pelos painéis solares, desenvolvido pela NASA no Glenn Research Center. Atingia um impulso específico dentre 1000 e 3000 segundos, uma ordem de magnitude superior ao da propulsão química, conseguindo-se uma importante poupança de propulsante e por tanto de massa.
O propulsor, a sua máxima potência, proporcionava um empurre de 92 milinewtons, várias ordens de magnitude por embaixo da propulsão química tradicional. Para atingir grandes velocidades os motores iónicos devem manter seu funcionamento durante longos períodos de tempo (dias, meses ou inclusive anos).
SCARLET
SCARLET (Solar Concentrator Array of Refractive Linear Element Technologies) é uma tecnologia usada nos painéis solares para melhorar seu rendimento, também desenvolvida no Glenn Research Center. Utilizava lentes de Fresnel feitas de silício[1] para concentrar a luz solar sobre as células fotovoltaicas, produzindo uma potência equivalente a um painel solar convencional de maior tamanho.
Autonav é um sistema de navegação autónomo desenvolvido pelo JPL que utiliza asteróides brilhantes e seu movimento relativo contra o fundo de estrelas como referência. Com dois ou mais asteróides a nave podia triangular sua posição. Conhecendo dois ou mais posições diferentes ao longo do tempo, a nave pode determinar sua velocidade, e com ambos dados, sua trajectória.
As naves geralmente dependem de transmissores situados na Terra (como os da Rede de Espaço Profundo da NASA) para determinar sua posição, mas os transmissores não sempre estão disponíveis para essa função, e se precisam operadores experimentados para a tarefa. Com Autonav aumentar-se-ia a autonomia da missão, reduzir-se-iam custos e libertar-se-ia tempo dos transmissores de Terra para ser usados em outras funções (como a recepção de dados).
Autonav também serve para determinar a posição de objectos (asteróides, cometas...) com respecto da nave, o que serve para realizar um apontado mais preciso e autónomo dos instrumentos científicos. A sonda Deep Impact utilizou este sistema em seu estudo do cometa 9P/Tempel 1.
Agente remoto
O Agente remoto foi desenvolvido no Ames Research Center da NASA, e era uma inteligência artificial que controlava a nave sem supervisión humana. Demonstrou sua capacidade para planear actividades e diagnosticar e responder a falhas simuladas em diversos componentes da nave. Com este sistema aumentar-se-á a confiabilidade e a capacidade para recolher dados científicos de futuras sondas.
Monitor de baliza
É outro método para reduzir o uso das redes de comunicações de terra. Nas etapas de cruzeiro, nas que a nave não recolhe dados científicos, a Deep Space 1 se limitava a enviar uma onda portadora a uma determinada frequência, em lugar de dados, como as missões clássicas. Para detectar a onda portadora bastam antenas bem mais simples que as necessárias para recolher e decodificar dados. Se ocorre alguma anomalía na nave, a onda portadora oscila entre quatro tons, segundo a urgência da anomalía detectada. As antenas detectam a mudança de frequência, dá-se o aviso e se é necessário utilizam-se as antenas maiores e complexas para contactar com a nave. Um sistema parecido está a utilizar-se na sonda NewHorizons .
SDST
SDST (Small Deep-Space Transponder) é um sistema de rádio miniaturizado, capaz de utilizar a banda Cá, que é uma banda em alta frequência capaz de transmitir mais dados que outras bandas utilizadas habitualmente em missões espaciais.
PEPE
PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration) é um espectrómetro de iones e elétrons para medida do meio de partículas da sonda.
MICAS
MICAS (Miniature Integrated Camera And Spectrometer) é um instrumento que combina dois canais de imagem óptica com espectrómetros infravermelho e ultravioleta com os que deduzir a composição do objectivo.
Perfil da missão
Depois de ser lançada em um foguete Delta II às 12:08 UT do dia 24 de outubro de 1998, a sonda entrou em uma órbita heliocéntrica, separando-se da última etapa do Delta II a uns 550 km sobre o oceano Índico. A primeira telemetria foi recebida pela Rede do Espaço Profundo 1 hora e 37 minutos depois do lançamento, com 13 minutos de atraso depois do esperado. A razão do atraso foi que os cintos de Vão Allen produziram ruído no seguidor de estrelas da sonda, fazendo que a nave não se orientasse correctamente até os atravessar.
O motor iónico falhou depois de 4,5 minutos de funcionamento a partir da primeira ignição. Determinou-se que a causa foram cortocirtuitos devidos a restos de gás e material eyectados durante a separação da última etapa e que cortocircuitaban a grade eléctrica do motor. O motor começou a funcionar normalmente pouco depois, quando desapareceram os restos de contaminação.
Originalmente, Deep Space 1 deveria ter sobrevoado o asteróide (3352) McAuliffe em 1999 e o cometa 76P/West-Kohoutek-Ikemura e o planeta Marte em 2000 , mas devido a um atraso no lançamento não foi possível.
A missão principal finalizaria o 18 de setembro de 1999, com a possibilidade de uma extensão para sobrevoar o cometa Borrelly em setembro de 2001 . Planeou-se um sobrevoo do asteróide (9969) Braille para o 28 de julho de 1999, a uma distância mínima dentre 5 e 10 km. Os sobrevuelos a ambos corpos eram um extra da missão, que se tratava fundamentalmente de demonstração tecnológica. Em agosto de 1999 aprovou-se uma extensão da missão, e em vista do bom funcionamento dos sistemas até o momento, propôs-se um sobrevoo ao cometa 107P/Wilson-Harrington, que não pôde ter lugar devido à falha do seguidor de estrelas em novembro de 1999.
O seguidor de estrelas mantém informado à sonda de sua posição nos três eixos, e sua falha implicava practicamente o final da missão. Paradojicamente, o seguidor de estrelas era um instrumento comercial, não uma das novas tecnologias a provar. Sem o seguidor, a nave só podia orientar para o Sol e se pôr a girar lentamente sobre seu eixo. Com isso se perdeu o contacto com a antena de alto ganho. O pessoal de terra criou um método para averiguar a posição correcta para contactar com a antena de alto ganho baseando na intensidade do sinal recebido, conseguindo restabelecer o contacto total o 14 de janeiro de 2000. Realizou-se uma análise do seguidor de estrelas e concluiu-se que não era recuperable. Em lugar de cancelar a missão, levou-se a cabo um esforço por recuperar a capacidade de orientação da nave sem ter que usar o seguidor de estrelas. Os trabalhos estenderam-se durante 7 meses, nos que se programou o instrumento MICAS como substituto do seguidor de estrelas. MICAS tinha menos de 1% do campo de visão do seguidor e uma taxa de transmissão de dados 100 vezes mais lenta, ainda que uma sensibilidade uma ordem de magnitude maior. Durante todo esse tempo não se pôde usar o motor iónico, que não voltou a ser posto em marcha até o 28 de junho de 2000.
Devido à falha do seguidor de estrelas não pôde ter lugar o sobrevoo do cometa Wilson-Harrington, a mudança de poder sobrevoar o cometa Borrelly a tempo, encontro que teve lugar o 22 de setembro de 2001.
Depois do último sobrevoo, continuaram as provas tecnológicas, até que o 18 de dezembro de 2001, com os níveis de hidracina extremamente baixos (a recuperação da sonda depois da perda do seguidor de estrelas produziu um consumo não previsto do propelente) e sem mais provas tecnológicas que realizar, a missão se deu por concluída, se ordenando o apagado do transmissor da sonda, mas deixando acendido o receptor.
Sobrevuelos
(9969) Braille
Deep Space 1 sobrevoou o asteróide Braille o 28 de julho de 1999. Devido a um problema com a sonda, o encontro teve lugar a uma distância maior da esperada (26 quilómetros em lugar de 240 metros). A maior distância implicava um menor brilho do asteróide, confundindo a Autonav e impedindo que apontasse correctamente a câmara até quase uma hora após a máxima aproximação.
Cometa Borrelly
A sonda encontrou-se com o cometa Borrelly o 22 de setembro de 2001, passando a uma distância mínima de 2200 km de sua superfície. A nave não estava preparada para um encontro cometario: não levava escudo contra o pó que se costuma encontrar ao redor de um cometa nem o sistema de controle de posição estava desenhado para realizar os movimentos necessários para seguir a um objecto em rápido movimento. Ademais, a câmara necessária para tomar as imagens do cometa (MICAS) estava a fazer a função de seguidor de estrelas, necessária para manter a posição correcta, com o que teve que planear em que momentos usar-se-ia para a cada coisa. Um problema adicional foi o alto consumo de hidracina necessário na recuperação depois da perda do seguidor de estrelas, convertendo-se em uma séria preocupação a possibilidade de ficar sem propelente para o controle de posição dantes do sobrevoo.
Apesar de todos os problemas, a equipa de terra conseguiu os superar e realizar um dos sobrevuelos cometarios mais exitosos, tomando as imagens a mais resolução de um cometa até então. Também se mediu o espectro infravermelho da superfície e se tomaram medidas da energia dos iones e elétrons ao redor do cometa, bem como registos dos campos magnéticos e as ondas de plasma
Enlaces externos
- nmp.jpl.nasa.gov (página da Deep Space 1 no JPL).
- SolarSystem.Nasa.gov (perfil da missão, em uma página da NASA).
- Ti.Arc.Nasa.gov (página do agente remoto, na NASA).
- Astronautix.com (Deep Space 1 na Encyclopedia Astronautica).
