Örnek Return Missions için Spacecraft'ı tasarlamak, Comets ve Asteroids

Mühendislik Sınırı Comet ve Asteroid Örnek Geri Döndü

Derin uzay çabaları hiyerarşisinde, birkaç başarı bir şehir bloğundan daha büyük bir vücutla eşleştirir ve sonra bu tür adımların Dünya'ya güvenli bir şekilde geri döndüğünüz.Bu makale, güneş sistemindeki temel tasarım prensiplerini inceler ve bu adımların mümkün olduğu kadar ileri sürülmesini gerektirir.

Örnek Return Missions için Uzay Sanatı Tasarımında Anahtar Zorluklar

Bir uzay aracının örnek dönüşü için tasarımı temel olarak bir yörünge veya arazi inşa etmekten farklıdır. Uzay aracı birden fazla yüksek riskli aşamayı gerçekleştirmeli: derin uzay transiti, hassas rendezvous, yüzey etkileşimi, örnek satın alma ve kapsama alanı, ascent, Dünya geri dönüş ve atmosferik bir yenidenleme. Her aşama, tek nokta başarısızlığının tasarım sürecini yönlendiren başlıca zorlukları takip etmelidir.

Küçük Bedenlerin Çevre Tehlikeleri

Comets ve asteroidler sert ve değişken bir ortam işgal ediyor. Uzay sanatı, Güneş'e yakın yörüngeler ile hareket ettikleri gibi aşırı sıcaklık hızlarına katılmalıdır ve sonra yüzeyde, sıcaklıkların 100'den fazla ve#176'den fazla bir miktarını genişletebilir; Doğrudan güneş ışığı altında -150°C gölgede. Radyasyon, Güneş ve kozmik ışınların enerjik partikülleri, zaman içinde yüksek miktarda elektronik ve malzemelere neden olabilir.

Örnek Koleksiyon ve Depolama

Bir örnekle belirtmek sadece savaşın yarısıdır. toplanan materyal, gelecekteki yaşam boyu veya Dünya'ya geri geçiş sırasındaki bilimsel değeri korumak için depolanmalıdır. Contamination birincil endişedir: örnek, uzay aracından izole edilmelidir ve gelecekteki tüm güvenlik önlemleri olmadan yeniden dengelenebilir veya temizleme standartları ile donatılmış herhangi bir biyolojik malzemeden depolanmalıdır.

Özerk Operasyonlar ve Zaman Gecikmeleri

Dünya ve bir asteroidin yakınında bir uzay aracı arasındaki iletişim gecikmeleri, tehlike algılaması ve kaçınma, yollamaya ve hedefe bağlı olarak birkaç dakika olabilir.Bu, zemin müdahalesi olmadan bir dizi örnekleme yapar.Bu, bilgisayar füzyonu ve hata koruma mantığına sahip olmalıdır. Autonomy özellikle de örnekleme ve kaçınma, rehberlik ve navigasyon için vergilendirmek zorundadır: bir kaza sırasında bir hata kesintiye uğramak için bir dizi girişimde başarısız olabilir.

Örnek Return Spacecraft için tasarım göz önüne alınır

Örnek bir geri dönüş aracı üzerindeki her alt sistem belirli görev profili için optimize edilmelidir. Tasarım süreci, küçük devrelerin benzersiz taleplerini dengelemek için kütle, güç, termal kontrol, güvenilirlik ve maliyetle dengelemelidir.

Propulsion and Navigation

Hassasiyet navigasyonu herhangi bir örnek geri dönüş misyonunun yatak ayağıdır. Propulsion system must be able to provide very fine dürtü bits for approach and station-guard, as well as larger manevralar for Orbit düzeltme ve geri dönüş yanı sıra Bipropellant ve monopropellant kimyasal tahrik sistemleri tarihsel olarak kullanılmıştır, ancak elektrik tahrik sistemi üstün bir dürtü için daha iddialı bir geri dönüş için daha hırslı bir şekilde teşvik edilebilir.

Navigasyon optik ve lazer sensörlerine dayanıyor. Uzay aracı, hedef vücudun ayrıntılı bir modelini afarklı bir şekilde inşa etmeli, sonra bu modele yaklaşım sırasında incelenir. Optik kameralar, LIDAR (Işık algılama ve Ranging), ve bazen radarlar, güneş radyasyon baskılarını tanımlamak için kullanılır ve uzayın göreceli yerini bedene takip etmelidir.

Sampling Technologies

Örnek koleksiyon için seçilen yöntem, hedefin doğasına ve istenen materyal türüne bağlıdır. Aşağıda akrep veya gelişim altında olan temel örnekleme stratejileri şunlardır:

Extreme Environments için ısı kontrolü

Termal yönetim kritik bir tasarım sürücüsüdür. Uzaylı, çok katmanlı yalıtım (MLI), radyatörler ve ısı boruları, bazı durumlarda, düşük sıcaklıklara maruz kalan cihazlar için ağocoolersin kendisi, uçucu kaybı veya faz değişiklikleri önlemek için bir sıcaklıkta tutulmalıdır.

Örnek Geri Dönüş ve Reentry Systems

Görevin geri dönüşü muhtemelen en sinir bozucudur. Uzaylı, örnek içeren bir yenidenlayıcı kapsülü yıkmalıdır, sonra kapsülün Dünya'nın atmosferine doğru ve hıza girmesine izin vermek için bir defne manevra yapar. Kapsülü hayatta kalan sıcaklık tasarrufuyla dondurmalıdır.

Güvenilirlik ve Reddans

Uzun süre ve örnek geri dönüş görevlerinin yüksek hisseleri göz önüne alındığında, güvenilirlik mühendisliği genellikle tekrarlanır (reddd işlemciler, vericiler, itkiler). Ancak, kütle kısıtlamaları önbellekleri her bileşeninin tam bir kopyasının tamamının, bu nedenle bir ticaret-off analizi tek nokta hataları tanımlamak ve onları tasarım yoluyla azaltmak için yapılır.

Geçmiş ve Geleceğin Görevleri

Mühendislik topluluğu zaten aktığı görevlerden paha biçilmez bir deneyim kazandı. Her görev sanat devletini belirli alanlarda zorladı.

NASA'nın Stardust ( 81P/Wild 2)

1999 yılında başlatılan Stardust, yüksek hızlı uçarak Dünya'nın aşırılıklı partikül koleksiyonunun parçacıkları yok etmeden önce bir koleksiyoncu kullandı.Bu, aerogel teknolojisi ile dolu bir koleksiyoncu kullandı.

JAXA'nın Hayabusa ve Hayabusa2 (Asteroids Itokawa ve Ryugu)

JAXA'nın Hayabusa (2003-2010), başarısız bir tepki tekerleği ve motor sorunları da dahil olmak üzere, Itokawa'dan eksileyici bir örnek geri dönmek için bir yol açtı ve TAG örneklemesini doğruladı.

NASA'nın OSIRIS-REx (Asteroid Bennu)

2016 yılında Bennu'da bir TAG örneği gerçekleştirdi ve 2023 yılında örneklerini sunmak için planlanmıştır. Bennu çok sağlam bir yüzeyle rubble-pile asteroid, misyonun yüzlerce potansiyel örnekleme sitesini değerlendirmesini zorlamaktadır.

Future Missions on the Horizon

Birkaç örnek geri dönüş görevi gelişim veya konsept aşamasındadır. ESA'nın Hera misyonu, öncelikle bir gezegen savunma görevi iken, Didymos ikili sistemi ziyaret edecek ve CubeSats'ı yakın gözlemler için dağıtacak. JAXA's Martian Moons eXploration (MMX) bir örnek geri dönüş görevidir, çünkü Mars'ın daha büyük bir ayını hedeflemekte ve özellikle de organik bir asteroidden örnek almak için bir korelasyon mekanizması kullanacak.

Örnek geri dönüş görevleri için uzay aracı tasarlayın sürekli bir öğrenme sürecidir. Her görev, küçük bedenlerin çeşitliliği ve bu çalışma için en güçlü motivasyonları ortaya koyar.Toplum, gelen araçlar ve birden çok kişi için yeniden tanımlanabilmesi dahil olmak üzere, bir uzay aracı için en güçlü hedefler doğrultusunda hareket eder. Ancak, bu çalışma için yeniden dönen bilimsel ödüller, yeniden ortaya çıkan bir gezegen bilimi temel taşı olarak kalacaktır.

Belirli görevlerde ek teknik derinlik için, okuyucular görev sayfalarını OLFLT:0)NASA'nın OSIRIS-REx sitesi) tarafından kullanılabilir, [[FONTA Hayabusa2 proje sayfası, ve [[Döneticileri))) Bu kaynaklar, insanlığın erken sistemi için mükemmel bir genel bakış açısına ulaşmanın ve yeniden kullanım için daha fazla bilgi sağlar.