Кіріспе

1998 жылы ұшырылған НАСА ғарыш аппараты.

Автонавигация

NASA Jet Propulsion Laboratory әзірлеген Autonav жүйесі белгілі жарқын астероидтардың суреттерін түсіреді. Күн жүйесінің ішкі бөлігіндегі астероидтар басқа денелерге қатысты байқалатын, болжамды жылдамдықпен қозғалады. Сондықтан ғарыш кемесі осындай астероидтарды жұлдыздық фонда қадағалау арқылы өзінің салыстырмалы орнын анықтай алады, себебі бұл фон мұндай уақыт аралығында тұрақты болып көрінеді. Екі немесе одан көп астероид ғарыш кемесіне орнын үшбұрышпен анықтауға мүмкіндік береді; ал екі немесе одан көп уақыт позициясы ғарыш кемесіне траекториясын анықтауға мүмкіндік береді. Қазіргі ғарыш кемелері NASA Deep Space Network (DSN) трансляторларымен байланыс арқылы бақыланады, бұл GPS-тің кері нұсқасы сияқты. Дегенмен, DSN бақылауына көптеген білікті операторлар қажет, ал DSN байланыс желісі ретінде қолданылуынан артық жүктеме туындайды. Autonav-ты пайдалану миссияның құнын және DSN-ге қойылатын талаптарды азайтады. Autonav жүйесі кері режимде де қолданылуы мүмкін, ғарыш кемесіне қатысты денелердің орнын қадағалауға болады. Бұл ғылыми құралдар үшін нысаналарды анықтау үшін қолданылады. Ғарыш кемесі нысананың шамамен орналасқан жерімен бағдарланады. Бастапқы анықталғаннан кейін Autonav нысананы кадрдың ішінде ұстап тұрады, тіпті ғарыш кемесінің бағытын өзгертеді. Autonav-ты алғаш рет пайдаланған келесі ғарыш кемесі Deep Impact болды.

SCARLET концентрацияланған күн батареясы

Миссияның негізгі қуаты жаңа күн энергиясын жинау технологиясы – Сызықтық рефрактивті элементтерді қолданатын Күн концентраторы массиві (SCARLET) арқылы қамтамасыз етілді. Бұл технология күн сәулесін күн элементтеріне шоғырландыру үшін силиконнан жасалған сызықтық Френель линзаларын пайдаланады. ABLE Engineering компаниясы концентратор технологиясын әзірледі және DS1 үшін күн массивін жасады, ал Entech Inc. компаниясы Френель оптикасын жеткізіп, NASA Glenn Research Center ын да қатыстырды. Бұл шараны Баллистикалық зымыранға қарсы қорғаныс ұйымы демеушілік етті, алғашқыда SSI Conestoga 1620 жүк көлігі, METEOR үшін әзірленген болатын. Күн сәулесін шоғырландыратын линза технологиясы екі қиылысты күн элементтерімен үйлестірілді, олар миссияның іске қосылу кезінде қолданылған GaAs күн элементтерінен әлдеқайда жақсы өнімділік көрсетті. SCARLET массиві 1 АЕ бірлігінде 2,5 киловатт қуат өндірді, бұл дәстүрлі массивтерге қарағанда кішірек өлшемді және жеңіл салмақты.

NSTAR ионды қозғалтқышы

Иондық қозғалтқыштар 1950 жылдардың аяғынан бері NASA-да дамытылып келгенімен, 1960 жылдардағы SERT миссияларын есептемегенде, бұл технология АҚШ ғарыш кемелерінде ұшу кезінде демонстрацияланбаған. Ал кеңестік және ресейлік ғарыш кемелерінде жүздеген Холл эффектілі қозғалтқыштар пайдаланылған. Ғарыштағы жұмыс істеу тарихының болмауы, жанармай массасын үнемдеу мүмкіндігіне қарамастан, технологияның жоғары құнды миссияларда қолдану үшін тым тәжірибелік екенін көрсетті. Сонымен қатар, иондық қозғалтқыштардың күтпеген қосымша әсерлері, мысалы, өрістер мен бөлшектерді өлшеу сияқты стандартты ғылыми эксперименттерге әсер етуі мүмкін еді. Сондықтан Deep Space 1 демонстрациясының басты міндеті – ғылыми миссияда иондық қозғалтқышты ұзақ мерзімге пайдалануды көрсету болды. NASA Glenn орталығында жасалған NASA Күн технологиясын қолдануға дайындық (NSTAR) электростатикалық иондық қозғалтқышы 1000–3000 секундқа дейін нақты импульсқа жетеді. Бұл көрсеткіш дәстүрлі ғарыш қозғалтқыштарынан бірнеше есе жоғары, нәтижесінде массаның шамамен жартысы үнемделеді. Бұл, өз кезегінде, ұшыру құралдарының құнын төмендетуге мүмкіндік береді. Двигатель максималды қуатта (DS1-де 2100 Вт) шамалы итеру күшін ғана тудырғанымен, иондық қозғалтқыштардың ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істеуі кемеге жоғары жылдамдыққа қол жеткізуге мүмкіндік берді.

Қашықтан басқару агенті

Алыстан басқару агенті (RAX) – NASA-ның Эймс ғылыми-зерттеу орталығында және реактивті қозғалтқыш зертханасында жасалған, адам араласуынсыз ғарыш кемесін басқаруға арналған алғашқы жасанды интеллект жүйесі. Алыстан басқару агенті, кіріктірілген REPL ортасы арқылы ғарыш кемесі компоненттеріндегі имитацияланған түрдегі ақауларды дұрыс анықтап, оларға тиісті жауап беруге және борттағы іс-шараларды жоспарлау қабілетін сәтті көрсетті. Автономды басқару, болашақ ғарыш кемелеріне Жерден қашық жерлерде жұмыс істеуге және терең ғарышта күрделі ғылыми зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді. Алыстан басқару агенті бағдарламалық құралының бөліктері басқа да NASA миссияларын қолдау үшін пайдаланылды. Алыстан басқару агентінің негізгі құрамдас бөліктері – сенімді жоспарлаушы (EUROPA), жоспарды орындау жүйесі (EXEC) және модельге негізделген диагностикалық жүйе (Livingstone) болды.

PEPE

Нысанаға жеткен соң, DS1 PEPE (планеталық зерттеулерге арналған плазмалық эксперимент) құралымен бөлшектік ортаны сезінеді. Бұл құрал иондар мен электрондардың энергиясы мен бағытына қарай олардың ағынын өлшейді. Иондардың құрамы уақыт бойынша массалық спектрометрді пайдалану арқылы анықталды.

МИКАЗ

MICAS (Miniature Integrated Camera And Spectrometer) аспабы химиялық құрамын анықтау үшін көрінетін жарықпен түсіруді, инфрақызыл және ультракүлгін спектроскопиясымен үйлестірді. Барлық каналдар бір телескопты пайдаланады, ол кремний карбидінен жасалған айнаға ие. PEPE және MICAS мүмкіндіктері басқа ғарыш аппараттарындағы үлкен аспаптарға немесе аспаптар жиынтығына ұқсас болды. Олар бұрынғы миссияларда қолданылғандарға қарағанда кішірек және аз қуатты болу үшін жобаланды.

Миссияның жалпы көрінісі

Ұшыру алдында Deep Space 1 76P/West–Kohoutek–Ikemura кометасына және 3352 McAuliffe астероидіне бару жоспарланған. Ұшырылудың кешігуіне байланысты, мақсаттар 9969 Braille астероидіне (сол кезде 1992 KD деп аталған) және 19P/Borrelly кометасына өзгертілді, ал миссияның ерте табысынан кейін 107P/Wilson–Harrington кометасы да қосылды. Миссия барысында Марстың жоғары сапалы инфрақызыл спектрлері де алынды. Иондық қозғалтқыштан шығатын газдар радиобайланыс сияқты басқа ғарыш кемесі жүйелеріне немесе ғылыми құралдарға кедергі келтіруі мүмкін деп есептелді. PEPE детекторларының қосымша функциясы – қозғалтқыштан болатын мұндай әсерлерді бақылау болды. Иондардың ағыны PEPE-ге шамамен 20 эВ-тан төмен иондарды байқауға кедергі келтіргенімен, ешқандай кедергі анықталған жоқ. Тағы бір мәселе – жұлдызды бағыттаушының істен шығуы. Жұлдызды бағыттаушы ғарыш кемесінің бағытын анықтау үшін жұлдыздық аспан мен өзінің ішкі карталарын салыстырады. Миссия MICAS камерасы жұлдызды бағыттаушының орнына жұмыс істеу үшін қайта бағдарламаланғанда сақталды. MICAS жоғары сезімталдыққа ие болғанымен, оның көру бұрышы шамамен еселік кішірек, бұл ақпаратты өңдеу жүктемесін арттырды. Қызығы, жұлдызды бағыттаушы – өте сенімді болуы күтілген, стандартты компонент болды. Жұлдызды бағыттаушы жұмыс істемейтін болғандықтан, иондық итеру уақытша тоқтатылды. Итеру уақытының жоғалтылуы 107P/Wilson–Harrington кометасының жанынан өтуден бас тартуға мәжбүр етті. Autonav жүйесіне кейде қолмен түзетулер қажет болды. Көптеген мәселелер тым әлсіз объектілерді анықтау немесе жарық объектілердің дифракциялық шыңдары мен камерадағы шағылыстары салдарынан анықтау қиындықтарымен байланысты болды, бұл Autonav-тың мақсаттарды дұрыс анықтауына кедергі келтірді. Remote Agent жүйесі ғарыш кемесінде үш имитациялық ақаулыққа тап болды және олардың барлығын дұрыс шешті: Remote Agent жөндеген, қайта іске қосу арқылы түзетілген электроникалық блок; Remote Agent сенімсіз деп танып, дұрыс елемеген жалған ақпаратты берген ақаулы сенсор; және Remote Agent анықтап, осы қозғалтқышқа тәуелді емес режимге ауысу арқылы өтеген, «өшіру» күйінде тұрған бағытты басқару қозғалтқышы (ғарыш кемесінің бағытын басқаруға арналған кішкентай қозғалтқыш). Жалпы, бұл толыққанды автономды жоспарлау, диагностика және қалпына келтірудің сәтті демонстрациясы болды. MICAS құралы дизайны бойынша сәтті болды, бірақ ультракөк сәуле арнасы электрлік ақауға байланысты істен шықты. Кейінірек, жұлдызды бағыттаушы істен шыққаннан кейін, MICAS осы міндетті де өз мойнына алды. Бұл миссияның қалған бөлігінде, соның ішінде Borrelly кометасымен кездесу кезінде ғылыми қолдануда үнемі үзілістерге әкелді. 1999 жылдың қазан және қараша айларында, ғарыш кемесі Braille астероидінің жанынан өтіп кеткеннен кейін, Deep Space 1 MICAS құралымен Марсты байқады. Бұл өте алыс жердегі ұшу болғанымен, құрал планетаның бірнеше инфрақызыл спектрлерін алуға сәттілік танытты.

Ағымдағы жағдай

Deep Space 1 өзінің негізгі және қосымша мақсаттарын сәтті орындап, құнды ғылыми деректер мен суреттерді жеткізді. DS1 иондық қозғалтқыштары 2001 жылдың 18 желтоқсанында шамамен 20:00:00 UTC уақытында тоқтатылды, бұл миссияның аяқталғанын көрсетті. Ғарыш аппаратының бортындағы байланыс жүйелері болашақта қажет болуы мүмкін болғандықтан белсенді күйде қалды. Дегенмен, 2002 жылдың наурыз айында қайта байланыс орнатуға жасалған барлық әрекеттер сәтсіз аяқталды. Қазіргі таңда ол Күн жүйесінде, Күнді айнала орбитада жүр.