| XPNAV-1 | |
|---|---|
| Pulzár | |
| Vevő | Kínai Tudományos és Technológiai Szövetség |
| Gyártó | |
| Feladatok | Az autonóm navigáció lehetőségének tesztelése a pulsar jelek felhasználása alapján |
| Műhold | föld |
| Indítóállás | Jiuquan |
| hordozórakéta | Hosszú március 11 |
| dob | 2016. november 9., 23:42 UTC |
| COSPAR ID | 2016-066A |
| SCN | 41841 |
| Műszaki adatok | |
| Súly | 243 kg |
| Áramforrás | két szekciós napelem |
Az XPNAV-1 , más néven Pulsar [1] ( kínai trad. 脉冲星试验卫星, pinyin Màichōng xīng Shiyan Weixing ) a világ első , röntgen-pulzár alapú navigáción alapuló navigációs műhold , rövidítés XPNAV ). Kínában tervezték és készítették. A műholdberendezés segítségével 26 röntgenpulzár jeleinek regisztrálását és ezek alapján navigációs bázis létrehozását tervezik. A műhold által 5-10 éven keresztül felhalmozott adatok felhasználásával utólag a Földdel való kommunikáció nélkül is meg lehet határozni az űrhajó elhelyezkedését a mélyűrben [2] . A Kínai Tudományos és Technológiai Szövetség 5. Kutatóintézetének műholdja több mint 200 kilogrammot nyom, és két detektorral van felszerelve. A küldetés a detektorok működését fogja tesztelni az univerzum háttérzajában [3] .
Az indításra november 10-én, pekingi idő szerint 07:42-kor [4] vagy november 9-én 23:42-kor UTC [5] került sor . A pályára bocsátáshoz egy könnyű szilárd hajtóanyagú hordozórakétát " Changzheng-11 " (CZ-11 No. Y2) használtak. A 2. számú szilárd rakéták [k 1] kilövőhelyét használták a Jiuquan Cosmodrome kilövéséhez . A kilövést önjáró kerekes alvázra szerelt szállító- és kilövő konténerből hajtották végre. A hordozórakéta adaptálása az XPNAV-1 műhold indításához kevesebb mint hat hónapig tartott. Ez a Long March 11 hordozórakéta második felbocsátása, és az első egy magáncég által [5] .
A kilövés fő célja az XPNAV-1 műhold pályára állítása volt. Útközben több űreszközt is pályára bocsátottak: Xiaoxiang -1 ( kínai gyakorlat 潇湘一号, pinyin Xiāoxiāng-1 ), Lishui -1 ( kínai gyakorlat 丽水一号), Pina -2 ( kínai gyakorlat 皮纳二号, pinyin Pínà-2 ), valamint a KAS-2T ( kínai gyakorlat 梦想一号) és a KS-1Q tudományos felszerelés , amelyet a hordozórakéta utolsó fokozatára szereltek fel. A Xinhua híradásai nem számoltak be további munkaterhelésről [1] [5] .
A pályára állítás időtartama körülbelül tíz perc volt. Az Egyesült Államok Stratégiai Parancsnoksága az XPNAV-1-et (és három másik objektumot) napszinkron pályán rögzítette a következő paraméterekkel:
A műhold hivatalos neve Pulsar Experimental Satellite ( kínaiul: 脉冲 星试验卫星, pinyin màichōngxīng shìyàn wèixīng , pall. maichongxing shian weixing ) ( eng. X-ray, a-based navigation . pulsarbbr . .XPNAV ) [5] . Ezt a nevet néhány nappal az indulás előtt közölték. Ezt megelőzően a név tartalmazta a "navigáció" kifejezést, amelyet a tudományos közösség nyomására kizártak [5] .
A projekt fő célja az autonóm navigáció lehetőségének tesztelése új elvek alapján: tájékozódás a Naprendszerben (és környezetében) ezredmásodperces pulzárjelek segítségével . A hagyományos módszerek az űrhajóból érkező rádiójel Doppler-eltolódásának elemzésén, valamint helyzetének és mozgási paramétereinek számításokon alapuló előrejelzésén alapulnak [6] . Ez a módszer meglehetősen pontos, de földi erőforrások és idő igénybevételét igényli, ami növekszik, ahogy az űrhajó távolodik a Földtől. A pulzárok segítségével történő navigációhoz olyan égitestek jeleit javasolják használni, amelyeknek a Naphoz viszonyított mozgását kellőképpen tanulmányozták. Elméletileg elegendő három ismert pulzár jeleit feldolgozni, és a negyedik jel felhasználása lehetővé teszi a pontos idő meghatározását. A térbeli helymeghatározás pontossága a rögzített jel gyakoriságának növekedésével nő. Ez az állapot készteti a kutatókat arra, hogy ezredmásodperces periódusú röntgen-pulzárjeleket használjanak [6] .
Az első kísérlet a pulzárok navigációra való felhasználására az USA ( Unconventional Stellar Aspect ) kísérlet volt , amelyet az 1999-ben felbocsátott ARGOS ( Advanced Research and Global Observation Satellite ) űrhajón hajtottak végre . Ebben a kísérletben az észlelt sugárzás lehetővé tette a pontos idő, a műhold szögsebességének és helyének meghatározását (alacsony pontossággal) a sugárforrás horizonton túli beállításával [7] .
2017 júniusában a NASA egy sor NICER berendezést szállított az ISS-nek, aminek a SEXTANT kísérletet kellett volna támogatnia. A kísérlet részeként a tervek szerint XTI műszerrel rögzítik a pulzárok röntgenemisszióját (az időreferenciát a GPS biztosítja). Várhatóan 14 napos kísérlettel 10 kilométeres lesz az ISS pálya meghatározásának pontossága, számítógépes szimulációs módszerek alkalmazásával pedig az 5 kilométert is eléri [6] .
2009-ben a "küldetéstudományi rendszer főtervezője" - az XPNAV-1 projekt tudományos igazgatója és inspirálója - Shuai Ping a Qian Xuesen Űrtechnológiai Laboratórium munkatársaival közösen kiadta a "A kutatás alapelvei és módszerei" című könyvet. Röntgen-pulzáros navigációs rendszer", amelyben alátámasztotta a jövőbeli küldetés alapelveit. A projektet 2014-ben javasolták [6] .
2015-ben Shuai Ping megjegyezte, hogy egy 1 m² területű detektor kétnapos expozíciójával akár 60 m-es pontossággal és sebességgel is meg lehet határozni az eszköz mozgásának jellemzőit. 0,004 m/s-ig. De már 2016. október 8-án, a projekt hivatalos bemutatásakor Shuai Ping megjegyezte, hogy a mérési pontosság lehetővé tette a bolygóközi állomás helyzetének tíz méteres pontosságú meghatározását [6] .
A projekt kritikája2016. október 20-án Zhang Shuangnan ( Kínai Tudományos Akadémia Nagyenergiájú Fizikai Intézete ) megjegyezte, hogy a pulzáros navigáció elméleti fogalom, de nem gyakorlati tevékenység. Kiemelte azt is, hogy a tényleges helymeghatározási pontosság mértékegységektől több tíz kilométerig terjed, maga a műhold pedig visszalépés a már elvégzett vizsgálatok hátterében. Ugyanakkor Zhao Ming (Kínai Tudományos Akadémia Sanghaj Obszervatóriuma), kételkedve a tízméteres helymeghatározási pontosság megvalósíthatóságában, megjegyezte, hogy az űrnavigációhoz számos tudományos és technikai probléma megoldása szükséges, és magát a kutatást is el kell végezni. távol a Föld gravitációs hatásától [8] .
A bírálatok hatására a „navigáció” szót eltávolították a küldetés nevéből, bár az Állami Védelmi Tudományos, Technológiai és Ipari Hivatal közleményében (2016. november 8.) megjegyezték, hogy az űrprojektekkel kapcsolatos kifogások nem meglepőek, nem igényelnek cselekvést, mivel a szokásos tudományos vita keretein belül vannak [8] .
Az XPNAV-1 fejlesztője a Kínai Űrtechnológiai Akadémia Qian Xuesen Űrtechnológiai Laboratóriuma; projektvezető – Shuai Ping; adminisztratív vezető és főtervező - Xue Lijun. A készülék gyártója a Shenzhen Dongfanghong Aerospace Company [8] .
A készülék fejlesztésének és gyártásának egyik jellemzője az ipari szintű alkatrészbázis igénybevétele és a kész kereskedelmi egységek beszerzése. A teljes gyártási ciklus mindössze 10 hónapot vett igénybe, ami a műhold tervezésének, gyártásának és tesztelésének "rövid ciklusának" alkalmazásával magyarázható [8] .
A készülék kialakítása egy 243 kg tömegű paralelepipedon. A műholdnak két röntgendetektora van. Az első a HTPC ( High time-resolution photon counter ) – egy 2400 cm² aktív területű táblára szerelt kollimátor típusú detektor . A kollimátor két fokra korlátozza a látómezőt. Időfelbontás 100 nanoszekundum, energia tartomány 1-10 keV. A második, a TSXS ( Time-resolved soft X-ray spectrometer ) fókuszáló ferde beesési rendszere 17 cm átmérőjű röntgentükrökkel [ 8] , amely 1,5 µs időfelbontást és 180 eV energiafelbontást biztosít. @ 5,9 keV a 0,5 és 10 keV közötti energiatartományban [9] .
A műholdas energiarendszer egyetlen napelemen alapul, amely két részből áll. A napelemsor elégtelen teljesítménye miatt az érzékelők nem működhetnek egyszerre. Egy műhold életciklusát egy évre tervezték [8] [9] .
A műhold három tengely mentén helyezkedik el. A tájolási rendszer lehetővé teszi a műszerek kétperces ívpontossággal történő pozícionálását és akár 90 percig tartó tartását [9] .
2016. október 19-én a műholdat repülőgéppel szállították a kozmodromba. A műhold gyárból a kozmodromba szállításához egy speciális konténert fejlesztettek ki klímarendszerrel és mikroklíma karbantartással. A konténer kialakítása elszigeteli a műholdat a külső vibrációtól, mágneses és egyéb hatásoktól. Belül 20-25°C hőmérsékletet és állandó nyomást tartanak fenn [10] .
A kísérletnek több célja is van [8] :
A megfigyelések 2016. november 17-én kezdődtek. 2017 februárjára a műhold három objektumot tudott rögzíteni: PSR B0531 + 21, PSR B0540-69 és PSR B1509-58 . Például 2017 júniusában a PSR B0531+21 pulzárt (Crab Nebula) a TSXS detektor 162 alkalommal figyelte meg. Az átlagos megfigyelési idő 39 perc volt. Összesen 5824511 fotont regisztráltak a 0,5 és 10 keV közötti tartományban, átlagosan másodpercenként 15,4 regisztrációval. Így a kitűzött célok közül az első (detektorok valós repülési körülmények között való működésének megerősítése) megvalósult [9] .
| |
|---|---|
|
| |
| Az egy rakétával indított járműveket vessző választja el ( , ), a kilövéseket egy pont ( · ) választja el. A személyzettel ellátott járatok félkövérrel vannak kiemelve. A sikertelen indítások dőlt betűvel vannak jelölve. | |