| XPNAV-1 | |
|---|---|
| Pulsar | |
| Client | Asociația Chinei pentru Știință și Tehnologie |
| Producător | |
| Sarcini | Testarea posibilității de navigare autonomă pe baza utilizării semnalelor pulsar |
| Satelit | Pământ |
| platforma de lansare | Jiuquan |
| vehicul de lansare | Martie lungă-11 |
| lansa | 9 noiembrie 2016, 23:42 UTC |
| ID COSPAR | 2016-066A |
| SCN | 41841 |
| Specificații | |
| Greutate | 243 kg |
| Surse de alimentare | baterie solară cu două secțiuni |
XPNAV-1 , numit și Pulsar [1] ( trad. chineză 脉冲星试验卫星, pinyin Màichōng xīng Shiyan Weixing ) este primul satelit de navigație din lume bazat pe navigație bazată pe pulsar cu raze X , prescurtare XPNAV ). Proiectat și creat în China. Folosind echipamentul prin satelit, este planificată înregistrarea semnalelor de la 26 de pulsari cu raze X și crearea unei baze de navigație pe baza acestora. Atunci când se utilizează datele acumulate de satelit timp de 5-10 ani, ulterior va fi posibil să se determine locația navei spațiale în spațiul adânc fără comunicare cu Pământul [2] . Satelitul celui de-al 5-lea Institut de Cercetare al Asociației Chinei pentru Știință și Tehnologie cântărește mai mult de 200 de kilograme și este echipat cu două detectoare. Misiunea va testa funcționarea detectorilor în zgomotul de fond al universului [3] .
Lansarea a avut loc pe 10 noiembrie la 07:42 ora Beijing [4] sau pe 9 noiembrie la 23:42 UTC [5] . Pentru lansarea pe orbită, a fost folosită o rachetă purtătoare ușoară cu combustibil solid „ Changzheng-11 ” (CZ-11 nr. Y2). Locul de lansare a rachetelor solide nr. 2 [k 1] a fost folosit pentru lansarea din Cosmodromul Jiuquan . Lansarea a fost efectuată dintr-un container de transport și lansare montat pe un șasiu cu roți autopropulsat. Adaptarea vehiculului de lansare pentru lansarea satelitului XPNAV-1 a durat mai puțin de șase luni. Aceasta este a doua lansare a vehiculului de lansare Long March 11 și prima comandată de o companie privată [5] .
Scopul principal al lansării a fost lansarea pe orbită a satelitului XPNAV-1. Pe parcurs, mai multe nave spațiale au fost lansate pe orbită: Xiaoxiang -1 ( exercițiul chinezesc 潇湘一号, pinyin Xiāoxiāng-1 ), Lishui -1 ( exercițiul chinezesc丽水一号), Pina -2 ( exercițiul chinezesc皮纳二号, pinyin Pínà-2 ), precum și KAS-2T ( exercițiul chinezesc梦想一号) și un set de echipamente științifice KS-1Q , montate pe ultima treaptă a vehiculului de lansare. Rapoartele de știri Xinhua nu au raportat niciun volum de muncă suplimentar [1] [5] .
Durata lansării pe orbită a fost de aproximativ zece minute. Comandamentul Strategic al SUA a înregistrat XPNAV-1 (și alte trei obiecte) pe o orbită sincronă cu soarele cu parametrii:
Numele oficial al satelitului este Pulsar Experimental Satellite ( chineză: 脉冲 星试验卫星, pinyin màichōngxīng shìyàn wèixīng , pall. maichongxing shian weixing ) ( eng. X-ray, ab pulsar-based navigation . .XPNAV ) [5] . Acest nume a fost anunțat cu câteva zile înainte de lansare. Înainte de aceasta, numele includea termenul „navigație”, care a fost exclus sub presiunea comunității științifice [5] .
Scopul principal al proiectului este testarea posibilității de navigare autonomă bazată pe noi principii: orientarea în sistemul solar (și împrejurimile acestuia) folosind semnale pulsare cu o perioadă de milisecunde . Metodele tradiționale se bazează pe analiza deplasării Doppler a semnalului radio provenit de la navă și predicția parametrilor de poziție și mișcare a acestuia pe baza calculelor [6] . Această metodă este destul de precisă, dar necesită utilizarea resurselor terestre și a timpului, care crește pe măsură ce nava spațială se îndepărtează de Pământ. Pentru navigarea cu ajutorul pulsarilor se propune utilizarea semnalelor corpurilor cerești, a căror mișcare față de Soare a fost suficient studiată. Teoretic, este suficient să procesăm semnale de la trei pulsari cunoscuți, iar utilizarea celui de-al patrulea semnal ne va permite să determinăm ora exactă. Precizia determinării locației în spațiu crește odată cu creșterea frecvenței semnalului înregistrat. Această condiție îi determină pe cercetători să folosească semnale pulsare cu raze X cu perioade de milisecunde [6] .
Prima încercare de a folosi pulsarii pentru navigație a fost experimentul SUA ( Unconventional Stellar Aspect ) , care a fost efectuat pe nava spațială ARGOS ( Advanced Research and Global Observation Satellite ), lansată în 1999 . În acest experiment, radiația detectată a făcut posibilă determinarea orei exacte, a vitezei unghiulare a satelitului și a locației acestuia (cu o precizie scăzută) prin setarea sursei de radiație dincolo de orizont [7] .
În iunie 2017, NASA a livrat ISS un set de echipamente NICER, care trebuia să sprijine experimentul SEXTANT. Ca parte a experimentului, este planificată înregistrarea emisiei de raze X a pulsarilor cu instrumentul XTI (referința de timp este furnizată de GPS). Este de așteptat ca, cu un experiment de 14 zile, precizia determinării orbitei ISS să fie de 10 kilometri, iar prin utilizarea metodelor de simulare pe computer, precizia să ajungă la 5 kilometri [6] .
În 2009, „designerul șef al sistemului științific al misiunii” - directorul științific și inspiratorul proiectului XPNAV-1 - Shuai Ping, împreună cu personalul Laboratorului de Tehnologie Spațială Qian Xuesen, a publicat cartea „Principii și metode ale Sistem de navigație pulsar cu raze X”, în care a fundamentat principiile misiunii viitoare. Proiectul a fost propus în 2014 [6] .
În 2015, Shuai Ping a remarcat că, cu o expunere de două zile a unui detector cu o suprafață de 1 m², este posibil să se determine caracteristicile mișcării dispozitivului cu o precizie de până la 60 m și o viteză. de până la 0,004 m/s. Dar deja pe 8 octombrie 2016, când a prezentat oficial proiectul, Shuai Ping a remarcat că precizia măsurării a făcut posibilă determinarea poziției stației interplanetare cu o precizie de zece metri [6] .
Critica proiectuluiPe 20 octombrie 2016, Zhang Shuangnan (Institutul de Fizică a Energiei Înalte , Academia Chineză de Științe ) a remarcat că navigarea cu pulsare este un concept teoretic, dar nu o activitate practică. El a subliniat, de asemenea, că precizia reală a poziționării va fi de la unități la zeci de kilometri, iar satelitul în sine este un pas înapoi pe fundalul studiilor deja efectuate. În același timp, Zhao Ming (Observatorul din Shanghai al Academiei Chineze de Științe), îndoindu-se de fezabilitatea preciziei de poziționare de zece metri, a remarcat că navigația în spațiu necesită rezolvarea unui număr mare de probleme științifice și tehnice, iar cercetarea în sine trebuie efectuată departe de influența gravitațională a Pământului [8] .
Sub critici, cuvântul „navigație” a fost eliminat din denumirea misiunii, deși într-o declarație a Administrației de Stat pentru Știință, Tehnologie și Industrie a Apărării (8 noiembrie 2016) s-a remarcat că obiecțiile la proiectele spațiale nu sunt surprinzătoare și nu necesită acțiune, deoarece acestea se află în cadrul discuțiilor științifice normale [8] .
Dezvoltatorul XPNAV-1 este Laboratorul de Tehnologie Spațială Qian Xuesen al Academiei Spațiale de Tehnologie Spațială din China; supervizor de proiect — Shuai Ping; șef administrativ și proiectant șef - Xue Lijun. Producătorul dispozitivului este Shenzhen Dongfanghong Aerospace Company [8] .
Una dintre caracteristicile dezvoltării și producției dispozitivului este utilizarea unei baze de componente la nivel industrial și achiziționarea de unități comerciale gata făcute. Întregul ciclu de fabricație a durat doar 10 luni, ceea ce se explică prin utilizarea unui „ciclu scurt” de proiectare, producție și testare a satelitului [8] .
Designul dispozitivului este un paralelipiped cu o greutate de 243 kg. Satelitul are două detectoare de raze X. Primul este HTPC ( High time-resolution photon counter ) - un detector de tip colimator montat pe o placă cu o zonă activă de 2400 cm². Colimatorul limitează câmpul vizual la două grade. Rezoluție în timp 100 nanosecunde, interval de energie de la 1 la 10 keV. Al doilea, TSXS ( Time-resolved soft X-ray spectrometer ), are un sistem de focalizare oblică de incidență cu oglinzi cu raze X cu un diametru de 17 cm [8] . Acest detector oferă o rezoluție în timp de 1,5 µs și o rezoluție energetică de 180 eV. @ 5,9 keV în domeniul de energie de la 0,5 la 10 keV [9] .
Sistemul de alimentare prin satelit se bazează pe o singură baterie solară, formată din două secțiuni. Datorită performanței insuficiente a rețelei solare, detectoarele nu pot funcționa simultan. Ciclul de viață al unui satelit este proiectat pentru un an [8] [9] .
Satelitul este orientat de-a lungul a trei axe. Sistemul de orientare face posibilă poziționarea instrumentelor cu o precizie de două minute de arc și menținerea lor în această orientare până la 90 de minute [9] .
Pe 19 octombrie 2016, satelitul a fost livrat cu avionul către cosmodrom. Pentru a transporta satelitul de la fabrică la cosmodrom, a fost dezvoltat un container special cu sistem de aer condiționat și întreținere a microclimatului. Designul containerului izolează satelitul de vibrațiile externe, magnetice și alte influențe. În interior se menține o temperatură de 20-25°C și o presiune constantă [10] .
Experimentul are mai multe obiective [8] :
Observațiile au început pe 17 noiembrie 2016. Până în februarie 2017, satelitul a reușit să repare trei obiecte: PSR B0531 + 21, PSR B0540-69 și PSR B1509-58 . De exemplu, din iunie 2017, pulsarul PSR B0531+21 (Nebuloasa Crabului) a fost observat de detectorul TSXS de 162 de ori. Timpul mediu de observare a fost de 39 de minute. În total, au fost înregistrați 5824511 fotoni în intervalul de la 0,5 la 10 keV, cu o frecvență medie de 15,4 înregistrări pe secundă. Astfel, primul dintre obiectivele stabilite (confirmarea funcționării detectorilor în condiții reale de zbor) a fost atins [9] .
| |
|---|---|
|
| |
| Vehiculele lansate de o rachetă sunt separate prin virgulă ( , ), lansările sunt separate printr-o interpunct ( · ). Zborurile cu echipaj personal sunt evidențiate cu caractere aldine. Lansările eșuate sunt marcate cu caractere cursive. | |