Lo spettrometro di massa ioni-neutro e il ricambio di volo sono mostrati qui prima di essere consegnati in preparazione per il lancio di Dellingr. Credito:NASA
Lungo il viaggio nel viaggio inaugurale di Dellingr c'è una suite di tecnologie miniaturizzate sviluppate dalla NASA, una non più grande di un'unghia, che in molti casi hanno già dimostrato il loro coraggio in dimostrazioni suborbitali o spaziali, aumentando la fiducia che funzioneranno come previsto una volta in orbita.
Scienziati e ingegneri del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, costruito tutti gli strumenti, principalmente con il finanziamento di programmi di ricerca e sviluppo.
Spettrometro di massa a ioni neutri
Lo spettrometro di massa ione-neutro, sviluppato dal Principal Investigator di Goddard Nikolaos Paschalidis e dal suo team in meno di un anno, è uno strumento complicato progettato per campionare le densità di specie atomiche neutre e ionizzate nell'atmosfera. Durante la missione Dellingr, misurerà la ionosfera equatoriale, lo strato atmosferico che influenza la trasmissione delle onde radio.
Il team ha inizialmente pilotato lo strumento in una precedente missione CubeSat. Sebbene lo strumento abbia raccolto "belli" conteggi di composizione ionica di idrogeno, elio, e ossigeno, il bus CubeSat si è rivelato inaffidabile e la missione è stata interrotta sei mesi dopo il lancio, disse Pasqualidis.
"Il piano immediato con Dellingr è dimostrare ampiamente la funzionalità dello strumento. Supponendo che tutto vada bene, vogliamo raccogliere quanti più dati possibili, calibrare per l'atteggiamento e la posizione del veicolo spaziale, analizzare i dati, e tracciare la composizione e la densità di ioni e neutri in funzione dell'orbita. Questo di per sé è un set di dati unico, "Ha aggiunto Paschalidis.
I ricercatori principali Eftyhia Zesta e Todd Bonalsky hanno creato sistemi magnetometrici boom e no-boom per Dellingr. Sono raffigurati qui nella struttura di calibrazione magnetica di Goddard durante i test magnetici di Dellingr. Credito:NASA/W. Hrybyk
Sistemi magnetometrici con braccio e senza braccio
Due sistemi magnetometrici miniaturizzati, sviluppato dai principali investigatori di Goddard Eftyhia Zesta e Todd Bonalsky, sono stati anche dimostrati con successo all'inizio di quest'anno a bordo di una missione razzo sonora di Poker Flats, dell'Alaska. Su Dellingr, ci si aspetta che questi strumenti mostrino un notevole miglioramento dell'accuratezza e della precisione dei magnetometri miniaturizzati utilizzando una tecnica mai sperimentata prima che coinvolge i sistemi boom e no-boom.
Incluso in questa tecnica di osservazione c'è un magnetometro delle dimensioni di una miniatura posizionato all'estremità di un braccio dispiegabile e un paio di sensori posizionati all'interno di Dellingr. Lo scopo dei sensori interni è misurare i campi magnetici, o "rumore, " generato dai torquer del veicolo spaziale, pannelli solari, motori, e altro hardware. Algoritmi sofisticati creati dal team di Zesta analizzeranno quindi i dati del magnetometro esterno e interno per sottrarre il rumore generato dai veicoli spaziali dai dati scientifici effettivi.
"CubeSat, come ogni navicella spaziale, sarà rumoroso; sono magneticamente impuri, "Spiegò Zesta, aggiungendo che per evitare il problema nei veicoli spaziali più tradizionali, il magnetometro è posto all'estremità di un lungo boom. "Anche con un boom di un metro (tre piedi), a meno che non ci sia un programma di pulizia magnetica, sarà necessario utilizzare algoritmi per eliminare il rumore del bus. Gli algoritmi sono l'unico modo per ottenere valore scientifico dai dati".
Questo è un disegno tecnico del Diminutive Assembly for Nanosatellite Deployables, o DANY, che ripone le antenne, pannelli solari, bracci del magnetometro, e persino ombrelloni su CubeSats. Credito:NASA
In confronto, il Dellingr il boom è lungo solo circa 22 pollici e non è magneticamente pulito, disse Zesta. "Avevamo assolutamente bisogno di sviluppare algoritmi di cancellazione del rumore se volevamo ottenere dati scientifici utili".
Il diminutivo DANY
Il dispiegamento del braccio del magnetometro e dell'antenna UHF è un dispositivo miniaturizzato chiamato Diminutive Assembly for Nanosatellite Deployables, o DANY. Creato dal tecnologo Luis Santos, funge da estrattore di spilli.
Funziona in modo molto simile a un fermo della portiera di un'auto. Apposto all'esterno di Dellingr, mantiene il boma e l'antenna in posizione durante il lancio e poi, a comando, applica una corrente che attiva un elemento riscaldante, che indebolisce un dispositivo di plastica che tiene i perni di fissaggio. Una volta che Dellingr raggiunge il necrologio previsto, il satellite attiva l'elemento riscaldante e i dispiegabili si apriranno per iniziare le operazioni.
Il sensore Goddard Fine Sun, creato con il finanziamento del programma di ricerca e sviluppo interno Goddard, fornirà dati di orientamento per gli strumenti di Dellingr. Credito:NASA
Goddard Fine Sun Sensor
Un'altra tecnologia che fa il volo di debutto di Dellingr è il Goddard Fine Sun Sensor, o GFSS, progettato specificamente per CubeSats. Il dispositivo montabile a pannello raccoglierà dati digitali orientando gli strumenti di bordo al sole. Come con gli altri strumenti Dellingr, miglioramenti sono in corso. Il ricercatore principale Zachary Peterson sta prendendo lezioni apprese dallo sforzo di Dellingr per migliorare la precisione del GFSS e ridurne il consumo energetico. Sono previste altre opportunità di volo.
Tecnologia di controllo termico
Oltre a raccogliere o consentire la raccolta di dati scientifici, Dellingr dimostrerà la tecnologia. Il ricercatore principale Allison Evans sta miniaturizzando una vecchia tecnologia di controllo termico che non richiede elettronica e consiste in feritoie che si aprono o si chiudono, proprio come le veneziane, a seconda che il calore debba essere conservato o disperso. Durante il volo, vuole dimostrare che le feritoie funzioneranno come previsto in un ambiente spaziale.
Il ricercatore principale Allison Evans ha riproposto una vecchia tecnologia di controllo termico appositamente per la piattaforma CubeSat. Credito:NASA/W. Hrybyk
Il dispositivo è costituito da piastre anteriore e posteriore, lembi, e molle. La piastra posteriore è dipinta con un bianco, vernice altamente emissiva e il frontalino e le alette sono in alluminio, che non sono così emissivi. Le molle bimetalliche fanno tutto il lavoro. Sono fatti di due diversi tipi di metallo. Attaccato alla piastra posteriore altamente emissiva, le molle si dispiegano se uno dei metalli diventa troppo caldo, costringendo i lembi ad aprirsi. Quando la primavera si raffredda, ritorna alla sua forma originale e le alette si chiudono.
Per la dimostrazione di Dellingr, Evans sta pilotando solo una combinazione flap/molla per aiutare a maturare la tecnologia in preparazione per future missioni in cui le feritoie termiche in miniatura sarebbero parte integrante del design termico. "Una missione con uno strumento sensibile alla temperatura o un componente che diffonde quantità significative di calore solo occasionalmente sarebbe un buon candidato per questa tecnologia, " lei disse.
