Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
MidSTAR 1 – АҚШ Әскери-теңіз академиясының Шағын спутниктік бағдарламасы жасаған жасанды спутник. Ол АҚШ Қорғаныс министрлігінің (DoD) Ғарыш сынақ бағдарламасы (STP) тарапынан қаржыландырылды және 2007 жылдың 9 наурызында 03:10 UTC уақытында Кеп-Канаверал әуе күштері базасынан Atlas V бір реттік пайдаланылатын ұшыру құралымен орбитаға шығарылды. MidSTAR 1, FalconSat 3, STPSat 1 және CFESat спутниктерімен бірге қосалқы жүк ретінде ұшты, ал негізгі жүк – Orbital Express болды.
MidSTAR 1 is an artificial satellite produced by the United States Naval Academy Small Satellite Program. It was sponsored by the United States Department of Defense (DoD) Space Test Program (STP), and was launched on March 9, 2007 at 03:10 UTC, aboard an Atlas V expendable launch vehicle from Cape Canaveral Air Force Station. MidSTAR 1 flew along with FalconSat 3, STPSat 1, and CFESat as secondary payloads; the primary payload was Orbital Express.
Миссияның архитектурасы
MidSTAR 1 миссиясы – Мэриленд штатының Аннаполис қаласында орналасқан бір ғарыш кемесі, ол бір жерсеріктік жер станциясының (SGS) басқаруы мен бақылауында. Жер станциясы интернет арқылы түсірілген деректерді басқарушы зерттеушілерге жібереді. MidSTAR 1 ұшыру сегменті ғарыш сынақ бағдарламасы арқылы Atlas V ұшыру құралын пайдаланып, спутникті 496 км биіктікте, 46 градус бұрылыспен дөңгелек орбитаға шығарды. Спутник 1.767 ГГц жиілігіндегі жоғары көтерілу желісін, 435 МГц аралық жиілігін (IF) және 2.20226 ГГц жиілігіндегі төмен көтерілу желісін пайдаланады. Гаусс орташалық ығыстыру кілті модуляциясын қолдану арқылы спутникпен байланыс 68.4 кбит/с немесе одан жоғары дерек жылдамдығымен жүзеге асырылады. Спутник сонымен қатар Linux операциялық жүйесіне негізделген ашық кодты бағдарламалық жасақтаманы пайдаланады. MidSTAR 1-де бағытты бақылау немесе анықтау, сондай-ақ белсенді жылулық бақылау жүйесі жоқ. Ғарыш кемесінің массасы 118 кг. 100% сәттілік – спутникті сәтті ұшырып, оны екі жыл бойы екі негізгі экспериментті толық қолдаумен жұмыс істету. 50% сәттілік – спутникті сәтті ұшырып, оны жұмыс істету: екі жыл бойы бір негізгі экспериментті толық қолдау; бір жыл бойы екі негізгі экспериментті толық қолдау; немесе екі жыл бойы екі негізгі экспериментті ішінара қолдау. 33% сәттілік – спутникті сәтті ұшыру және спутниктік автобустың кез келген уақыт аралығында негізгі және қосымша жүктемелердің кез келген комбинациясын ішінара қолдаумен толыққанды жұмыс істеуі.
The MidSTAR 1 mission includes a single spacecraft under the command and control of a single satellite ground station (SGS) located at the United States Naval Academy, Annapolis, Maryland. The ground station forwards downlinked data files to the principal investigators via the Internet. The launch segment for MidSTAR 1 utilized an Atlas V launch vehicle through the Space Test Program, placing the satellite in a circular orbit at 496 km altitude, 46 degrees inclination. The satellite uses an uplink at 1.767 GHz with an intermediate frequency (IF) of 435 MHz, and a 2.20226 GHz downlink. By utilizing a Gaussian Mean Shift Key modulation, communications with the satellite are achieved at 68.4 kbit/s or higher data rate. The satellite also uses open source software based on the Linux operating system. MidSTAR 1 has no attitude control or determination and no active thermal control. The craft has a mass of 118 kg. One hundred percent success would be the successful launch and operation of the satellite with full support for the two primary experiments for two years. Fifty percent success was the successful launch and operation of the satellite with: Full support of one primary experiment for two years; Full support of both primary experiments for one year; or, partial support of both primary experiments for two years. Thirty three percent success was successful launch of the satellite and full operation of the satellite bus with partial support of any combination of primary and secondary payloads for any length of time.
Миссиялық журнал
9 наурыз 2007: MidSTAR 1 Кеп-Канаверал әуе күштері базасынан United Launch Alliance Atlas V ұшағымен STP 1 миссиясының бөлігі ретінде ұшты. Ұшыру 0310 UTC-де болды, ғарыш кемесі 0332 UTC-де бөлінді. USNA SGS 0459 UTC-де Аннаполис, Мэрилендтің үстінен алғашқы өту кезінде ғарыш кемесімен сәтті байланыс орнатты. Ғарыш кемесі қауіпсіз режимде жұмыс істеді. 21 наурыз 2007: CFTP 2217 UTC-де қосылып, электр қуаты жүйесінің жүктемесіне 6 Вт тұрақты қуат қосты, осылайша батареяларға түсетін жүктемені азайтты. 28 наурыз 2007: MiDN шамамен 2400 UTC-де қосылды. Осыдан кейін ғарыш кемесі жердегі барлық командаларға жауап беруді тоқтатты. 4 сәуір 2007: Ғарыш кемесінде алғаш рет шамамен 2130 UTC-де өрт кодын қайта орнату қолданылды. Бұл команда MIP 405 процессорындағы қайта орнату түймесін ауыстырып, операциялық жүйені қайта іске қосады. Бұл қайта орнату CFTP және MiDN эксперименттерін өшіріп, барлық командалық буферлерді тазалады. 2324 UTC-де ғарыш кемесі команда бойынша хабар таратушыға жауап берді. Телеметрия қайта іске қосу сәтті болғанын растады. 5 сәуір 2007: CFTP және MiDN қайта қосылды. 6 сәуір 2007: MiDN файлдарын таңдамалы түрде жүктеу нәтижесінде 92 байттан тұратын 71 файл алынды және олар Бас тергеушіге (PI) жеткізілді. Бұл ғарыш кемесінен ғылыми деректерді алғаш рет сәтті алу болды. Осы жетістікпен MidSTAR 1 миссияның 33%-ын орындады. 26 мамыр 2007: NCSU шамамен 1900 Z уақытында қосылды. 29 мамыр 2007: NCSU Бас тергеушісіне алғашқы деректер жинағы жеткізілді. Барлық төрт эксперимент қосылып, деректерді Бас тергеушілерге жеткізіп жатыр. 18 маусым 2007: NASA баспасөз хабарламасында NCSU-ның табысы туралы жарияланды. 5 қыркүйек 2007: Ғарыш кемесі компьютері белгісіз себептермен тоқтады, ең болмаса радиацияның әсерінен болған қателіктерге байланысты. Бұл оқиға ғарыш кемесі толық күн сәулесінде болғанда және батареяның артық зарядталуын болдырмау үшін қуатты сору (30 Вт) жұмыс істеген кезде болды. Компьютер қуатты соруды өшіру үшін циклды орындамағандықтан, ғарыш кемесі батареяны толық құрғататын теріс қуат режимінде қалды. Батареяның кернеуі 8 В-тан төмен түскенде, қуатты сорудың электрондық қосқыштары автоматты түрде өшіріліп, ғарыш кемесі оң қуат режиміне оралды және батареяны қайта зарядтауға мүмкіндік берді. 7 қыркүйек 2007: Батареялар жеткілікті зарядталғаннан кейін компьютер сәтті қайта іске қосылды. Қайта іске қосу бастапқы оқиғадан кейін 48 сағаттан соң болды. Бұл 48 сағат ішінде ғарыш кемесінен және эксперименттерден телеметриялық мәліметтер түспеді. Телеметрия көрсеткендей, қалыпты жұмыс қайта басталды, бірақ барлық эксперименттер оқиғадан кейінгі талдау және оларды қайта іске қосу жоспарын әзірлеу үшін өшірілген күйде қалды. 12 қыркүйек 2007: CFTP қайта іске қосылды. 21 қыркүйек 2007: MiDN қайта іске қосылды. 2009 жылдың сәуір айында MidSTAR 1-мен байланыс үзілді. Ғарыш кемесі хабар таратуын тоқтатты және жердегі командаларға жауап бермейтін болды. Аномалия батареялардың істен шығуына байланысты деп есептеледі. MidSTAR 1 жұмыс істемейтін деп жарияланды. MidSTAR 1 барлық эксперименттерді екі жыл бойы толық қолдады, 100% сәттілік критерийлерін орындады. 17 тамыз 2023: Спутник орбитадан шығып кетті.
9 March 2007: MidSTAR 1 flew as part of the STP 1 mission on a United Launch Alliance Atlas V from Cape Canaveral Air Force Station. Liftoff occurred at 0310 UTC; spacecraft separation occurred at 0332 UTC. USNA SGS successfully acquired communications with the spacecraft during the first pass over Annapolis MD at 0459 UTC. The spacecraft was operating nominally in safe mode. 21 March 2007: CFTP turned on at 2217 UTC to add 6 W continuous to the electrical power system load and thus lessen charging stress on the batteries. 28 March 2007: MiDN turned on at approximately 2400 UTC. Spacecraft stopped responding to all ground commands subsequent to this pass. 4 April 2007: First use of firecode reset of spacecraft at approximately 2130 UTC. This command toggles the reset switch on the MIP 405 processor and reboots the operating system. This reset returned the CFTP and MiDN experiments to off and cleared all command buffers. At 2324 UTC the spacecraft responded to a transmitter on command. Telemetry confirmed that the reboot was successful. 5 April 2007: CFTP and MiDN turned back on. 6 April 2007: Selective download of MiDN files retrieved 71 files of 92 bytes each which were delivered to the Principal Investigator (PI). This was the first successful retrieval of science data from the spacecraft. With this milestone, MidSTAR 1 satisfied the criteria of 33% mission success. 26 May 2007: NCSU turned on at approximately 1900 Z. 29 May 2007: First data package delivered to NCSU PI. All four experiments are on and delivering data to the PIs. 18 June 2007: NASA press release announces success of NCSU. 5 September 2007: Spacecraft computer froze as a result of unknown influences, most likely radiation induced upsets. This happened while the spacecraft was in full sun and with the power drains (30 W) on to prevent battery overcharging. Without the computer to cycle the drains off, the spacecraft remained in a continuous negative net power configuration which eventually drained the batteries. When the battery voltage dropped below 8 V, the electronic switches for the drains defaulted to off, returning the spacecraft to positive net power and allowing the batteries to recharge. 7 September 2007: Once the batteries recharged sufficiently, the computer restarted successfully. Restart occurred 48 hours after the initial event. No telemetry from the spacecraft or any experiment is available for that 48 hour period. Telemetry indicates that normal operation resumed, but all experiments were left off pending post event analysis and the development of a plan to bring them back online. 12 September 2007: CFTP restarted. 21 September 2007: MiDN restarted. April 2009: Contact with MidSTAR 1 lost. Spacecraft ceased transmitting and failed to respond to ground command. Anomaly attributed to failure of battery packs. MidSTAR 1 declared non operational. MidSTAR 1 fully supported all onboard experiments for two full years, fulfilling the 100% success criteria. 17 August 2023: the satellite decayed from orbit.
Құрылымы
MidSTAR 1 фреймі 32,5" ұзындығындағы, бөлу жүйесін қамтитын және көлденең қимасы 21,2"x21,2" өлшенген сегізбұрышты құрылым болып табылады. Ашылу механизмі теріс x жағында орнатылған. Оң x жағы сырттан орнатылатын эксперименттер үшін резервтелген. ESPA конвертіндегі x ось бойымен рұқсат етілген 38" ұзындықтың ішінде 2 4" ашылу механизміне (Planetary Systems, Inc. компаниясының 15 дюймдік моторлы жарық жолағы), ал 4 6" сыртқы эксперименттерге бөлінген. Фреймнің ұзындығы 30" құрайды. Ғарыш кемесінің барлық сегіз жағы қолданылатын қуатты барынша арттыру үшін күн батареяларымен жабылған. ESPA конвертінің "бұрыштарын кесетін" және демек, конверт бетімен бірдей орналаспай, конверт ішінде позицияланған сегіз дипольдік антенна ғарыш кемесінің төрт жағына орнатылған. Қалған жақтары жердегі қолдау кезінде көтеру және тасымалдау үшін ұшу алдында алынып тасталатын тесіктермен жабдықталған. MidSTAR 1 спутнигінде компоненттер мен пайдалы жүктерді орнатуға арналған үш ішкі сөре бар. Олардың орналасуы жүк пен компоненттердің өлшемдерімен анықталады. Егер қажет болса және құрылым ауырлық орталығының талаптарын сақтай отырып, бұл MidSTAR моделінің болашақ нұсқаларында өзгертілуі мүмкін. Сегізбұрыштың жүк көтергіш құрылымы жоғарғы және төменгі палубалардан тұрады, олар тігістер арқылы сегіз бұрышта жалғастырылған. Ғарыш кемесінің бүйір панельдері 1/8" алюминий панельдері, #10 болттармен тігістерге бекітілген.
The MidSTAR 1 frame is an octagonal structure 32.5" along the long axis, including separation system, and 21.2"x21.2" measured side to side in cross section. The deployment mechanism is mounted on the negative x face. The positive x face is reserved for externally mounted experiments. Of the 38" along the x axis allowed in the ESPA envelope, 2 4" are reserved for the deployment mechanism (15 in motorized lightband manufactured by Planetary Systems, Inc.), and 4 6" are reserved for external experiments. The frame length is 30". All eight sides of the spacecraft are covered with solar cells in order to maximize the power available. Eight dipole antennas are mounted on the four faces of the spacecraft which "cut the corners" of the ESPA envelope and are therefore positioned within the ESPA envelope rather than coincident with the envelope surface. The remaining sides are mounted with remove before flight eyeholes for lifting and transport during ground support. MidSTAR 1 has three interior shelves which provide area inside the satellite for mounting of components and payloads. Their locations are determined by the dimensions of the payloads and components. These can be varied in future implementations of the MidSTAR model, if necessary, as long as the structure remains within the center of gravity requirements. The load bearing structure of the octagon consists of the top and bottom decks, connected at the eight corners by stringers. The side panels of the spacecraft are 1/8" aluminum panels mounted to the stringers with #10 bolts.
Командалық және деректерді өңдеу (C&DH)
Командалық және деректерді өңдеу жүйесінің (C&DH) міндеті – командаларды қабылдау және орындау; үй шаруашылығы деректерін жинау, сақтау және тарату; және борттағы пайдалы жүктерді қолдау. Ұшу компьютері спутникті басқаруға және телеметрия мен эксперимент деректерін кемінде екі жыл бойы басқаруға арналған. C&DH жүйесі жеке модификацияланған MIP405 3X бір тақталы компьютерінен тұрады, оған: i) 133 МГц PowerPC процессоры; ii) 128 МБ ECC жады; iii) 4 RS 232 асинхронды тізбекті порты; iv) 1 Ethernet порты; v) PC/104 шинасы; vi) PC/104+ шинасы; және vii) 202 D384 X Disc on Chip, 384 МБ қосалқы сақтауды қамтамасыз етеді. Компьютерлік тақта ESCC 104 синхронды сериялық картасымен (2 синхронды сериялық порты бар) және EMM 8M XT сериялық кеңейту картасымен (8 RS 232/422/485 асинхронды сериялық порты және 8 цифрлық I/O арнасы бар) жабдықталған. Өзгертілген I0485 деректерді жинау тақтасы 22 аналогты телеметрия арнасын және 32 цифрлық I/O арнасын қамтамасыз етеді. PowerPC негізіндегі MIP405-ті x86 негізіндегі тақтадан басып озу шешімі тек тақтаның төмен қуат тұтынуымен байланысты болды. Таңдау x86, PowerPC және ARM процессор архитектураларымен шектелді, себебі Linux операциялық жүйесін пайдалану туралы бағдарламалық шешім қабылданды. MIP405 бір тақтада Ethernet, сериялық порттар және Disc on Chip интерфейсін біріктіреді, сонымен қатар 128 МБ ECC жады мен 2 Вт-тан кем қуатты процессорды қамтамасыз етеді. Салыстыру үшін, ұқсас мүмкіндіктері бар x86 негізіндегі жүйе 5 Вт қуатты тұтынды. M Systems Disk on Chip флэш-жадының стандартты қатты дискіні алмастырушысы ретінде де-факто стандарт болғандықтан таңдалды. Флэш-жады дәстүрлі қатты дискіге қарағанда сенімділікті арттыру және қуатты азайту үшін таңдалды. 384 МБ нұсқасы операциялық жүйе үшін қажетті сақтау көлемін қамтамасыз ету және жеткілікті резервті сақтау үшін таңдалды. Diamond Systems Emerald MM 8 асинхронды сериялық тақтасы 8 порттың кез келгенін RS 232, RS 422, RS 485 ретінде конфигурациялау мүмкіндігіне байланысты таңдалды. RMV-дің IO485 деректерді жинау және басқару тақтасы тізбектеуді қолдау және көптеген тақталарды басқару мүмкіндігіне байланысты таратылған телеметрия жүйесі үшін таңдалды. Интеграцияланған кеңейтімдік мүмкіндіктер MidSTAR желісінің келешек нұсқаларында болашақ телеметрия мәселелерін шешу үшін маңызды. C&DH 2.4 сериялы ядросы бар Linux операциялық жүйесін пайдаланады. Ашық бағдарламалық архитектура құру үшін IP протоколы стегі процестер аралық, спутниктік және спутниктік жер байланысын қамтамасыз ету үшін таңдалды. Бұл әртүрлі аппараттық платформалардағы әртүрлі мекемелерде жасалған бағдарламаларды ең аз қиындықпен интеграциялауға мүмкіндік берді. Барлық ішкі және сыртқы байланыс интернет-протоколдарын пайдаланады. TCP барлық ішкі спутниктік байланыс үшін қолданылады; UDP немесе MDP жоғары және төмен байланыс желілерінде қолданылады.
The mission of the Command and Data Handling System (C&DH) is to receive and execute commands; collect, store, and transmit house keeping data; and support the onboard payloads. The flight computer is designed to control the satellite and manage telemetry and experiment data for a minimum of two years. The C&DH system consists of a custom modified MIP405 3X single board computer which included (i) 133 MHz PowerPC processor; (ii) 128 MB ECC; (iii) 4 RS 232 asynchronous serial ports; (iv) 1 Ethernet Port; (v) a PC/104 bus; (vi) a PC/104+ bus; and, (vi) a 202 D384 X Disc on Chip providing 384 MB of secondary storage. The computer board is supported by an ESCC 104 Synchronous Serial Card with 2 synchronous serial ports, and an EMM 8M XT Serial Expansion Card with 8 RS 232/422/485 asynchronous serial ports and 8 digital I/O channels. A modified I0485 data acquisition board provides 22 analog telemetry channels and 32 digital I/O channels. The decision to use the PowerPC based MIP405 over an x86 based board was based solely on the low power consumption of the board combined with the feature set. The choice was limited to x86, PowerPC, and ARM processor architectures because of a program decision to use the Linux operating system. The MIP405 integrates Ethernet, serial ports, and Disk on Chip interface on a single board while providing 128 MB of ECC memory and a powerful processor for under 2 watts. The closest x86 based system with comparable features found consumed 5 watts of power. The M Systems Disk on Chip was chosen because it was the de facto standard flash memory harddisk replacement. Flash memory was chosen over a traditional hard disk to increase reliability and reduce power. The 384 MB version was chosen to provide the storage required for the operating system and still maintain adequate margin. The Diamond Systems Emerald MM 8 was chosen for the asynchronous serial board based on its innate flexibility with any of the 8 ports capable of being configured as RS 232, RS 422, RS 485. RMV's IO485 data acquisition and control board was chosen for the distributed telemetry system because of built in support for daisy chaining and handling a large number of boards. The integrated expandability is fundamental to addressing future telemetry issues in later versions of the MidSTAR line. The C&DH uses the Linux operating system with a 2.4 series kernel. To create an open software architecture the IP protocol stack was chosen to provide inter process, intra satellite, and satellite ground communications. This allowed programs created at different facilities on different hardware to be integrated with minimum difficulty. All internal and external communications use internet protocols. TCP is used for all internal satellite communications; UDP or MDP is used on the uplink and downlink.