Űrhajó információ
A Maven űrszondát a Lockheed Martin építette a szintén az LM által épített Mars Reconnaissance Orbiter és a Juno űrszondán repülő, örökölt alkatrészek és technikák felhasználásával. A MAVEN egy kocka alakú űreszköz-platformból áll, amely az űreszköz rendszereinek és hasznos terheinek nagy részét befogadja, amelyek közül néhányat kihelyezhető műszerállványokra szereltek. A főplatformhoz két kihelyezhető napelemtábla is csatlakozik, amelyek szintén tudományos műszereknek adnak otthont.
A kocka alakú műholdplatform 2,3 x 2,3 x 2 méteres, grafit kompozit fedőlapok között elhelyezett alumínium méhsejtekből áll. A szerkezet magja egy 1,3 méter átmérőjű henger, amely magába zárja az űreszköz hajtóanyagtartályát.
A hengerre sugárirányban kompozit lemezek vannak felszerelve, amelyeket fémszerelvényekkel rögzítenek. A henger, a radiális lapok és a külső panelek az űrhajó berendezéseinek rögzítésére szolgálnak, és teherhordó szerkezetként szolgálnak.
A primer szerkezet tömege 125 kilogramm, és képes az űrhajó teljes tömegének és a kilövés során tapasztalt terheléseknek a hordozására. A MAVEN száraz tömege 809 kilogramm.
A MAVEN összességében 3,47 méter magas, 2,29 méter széles és 11,43 méter hosszú a két nagyméretű napelemtáblával együtt. Induláskor az űreszköz tömege 2454 kilogramm.
A központi csőben található nagy hajtóanyagtartályban van a MAVEN küldetés teljes hidrazin-készlete. A kaliforniai ATK Aerospace Group által gyártott, 1,83 méter magas tartály 1640 kilogramm hidrazin-monohajtóanyag tárolására alkalmas, amelyet a jármű hajtóművei használnak.
Hajtóműrendszer
A MAVEN meghajtórendszere a Mars Reconnaissance Orbiter számára kifejlesztett rendszeren alapul. Az Aerojet által gyártott hajtóműrendszer összesen 20 hajtóművet használ, amelyek három csoportra oszlanak – egy hat fő hajtóműből álló bank, hat közepes tolóerejű hajtómű és nyolc helyzetszabályozó hajtómű. Minden hajtómű katalitikus hajtómű, amely hidrazin-monohajtóanyagot használ.
A MAVEN összesen hat MR-107N hajtóművel van felszerelve, amelyeket az űreszköz aljára telepítettek. Mindegyik hajtómű 170 newton névleges tolóerőt biztosít, 109 és 296 newton közötti fojtási képességgel. A hat hajtómű névleges gázzal a MAVEN teljes tolóereje 1020 newton – 104 kilogramm erő.
A MR-107N 8,2 és 27,8 bar közötti hajtóanyag betáplálási nyomáson és 4,2 és 11,2 bar közötti kamrás nyomáson működik, így 229 és 232 másodperces fajlagos impulzust hoz létre. A hajtómű másodpercenként 49-131 gramm üzemanyagot vesz fel a tolóerő-beállítástól függően. A hajtómű tágulási aránya 20,7. Az MR-107N 740 gramm tömegű, 22 centiméter hosszú és 6,6 centiméter átmérőjű. Moog együléses szelepet használ. A hajtómű közel 1500 üzemi ciklusra van minősítve.
A fő hajtóművet a MAVEN űrszonda az első nagy pályakorrekciós manőverhez és a kulcsfontosságú Mars pályára állítási manőverhez, valamint minden más nagy delta-v-t igénylő nagy manőverhez használja. A MAVEN hajtóanyagrendszere szabályozott üzemmódban működik a fő hajtóművek égetésekor, és lefúvási üzemmódban a kisebb hajtóműveket használó helyzeti manővereknél. A tartályok nyomáskiegyenlítésére héliumot használnak.
A fő hajtóművén kívül a MAVEN hat MR-106E hajtóművel van felszerelve, amelyeket kisebb pályakorrekciókhoz, pályakorrekciós manőverekhez és a fő hajtóművek égései, például a behelyezési manőverek alatti helyzetszabályozáshoz használnak.
A MR-106E 22 newton tolóerőt biztosít 11,6-30,7 newton működési tartományban, 6,9-24,1 bar tápnyomás és 4,5-12,4 bar kamrás nyomás mellett.
A hajtóművek 229-235 másodperces fajlagos impulzust biztosítanak. Tágulási aránya 60, és másodpercenként 5,0-13,1 gramm hajtóanyagot fogyaszt. Az MR-106E tömege 635 gramm, hossza 18,2 centiméter, fúvókaátmérője 3,4 centiméter. A 22N hajtómű kétüléses légcsavarszelepet használ. Több mint 50 000 üzemi ciklusra és hosszú, akár 2000 másodperces tüzelésre, valamint 4670 másodperces kumulatív égési időre van tanúsítva.
A MAVEN a kisebb helyzetszabályozó manőverekhez nyolc MR-103D hajtóművel rendelkezik, amelyek egyenként 1 Newton kis tolóerőt biztosítanak, 0,22 és 1,02 newton közötti működési tartományban. Az MR-103D 6,2 és 27,6 bar közötti hajtóanyag betáplálási nyomáson és 5,9 és 23,4 bar közötti kamrai nyomáson működik, mivel a hajtómű másodpercenként 0,09 és 0,5 gramm hidrazin felhasználásával működik.
A hajtómű kiterjedési aránya 100, hossza 14,6 centiméter, tömege 330 gramm, átmérője 3,4 centiméter. Ezen a hajtóművön egy kétüléses szelepet is használnak, amely 209-224 másodperces fajlagos impulzust biztosít. Az MR-103D 275 000 üzemciklusra és 111 óra kumulatív égési időre van tanúsítva, valamint 5000 másodperces egyszeri tüzelési tanúsítással rendelkezik.
A MAVEN egy redundáns napérzékelő rendszerrel van felszerelve, amely a nap helyzetének kiszámítására szolgál, hogy a jármű biztonságos üzemmódja esetén a jármű nap felé irányítsa a jármű napelemtábláit a stabil energiatermelés fenntartása érdekében.
Két csillagkövető szolgáltatja a pontos navigációs és tájolási adatokat a MAVEN fedélzeti számítógépének. A csillagkövető adatokat a pontos tájoláshoz használják a Föld felé a kommunikációhoz, a Nap felé az akkumulátorok töltéséhez és a Mars felé a tudományos műveletekhez. A csillagkövetők másodpercenként tíz képet szolgáltatnak, amelyeket aztán egy több ezer csillagot tartalmazó katalógussal hasonlítanak össze, hogy meghatározzák a jármű tájékozódását az űrben.
Az űrhajón két inerciális mérőegységből álló redundáns rendszer is található. Mindegyik egység három gyűrűs-lézeres giroszkópból és három gyorsulásmérőből áll – minden mérendő tengelyhez egy giroszkóp és egy gyorsulásmérő. Az IMU-t arra használják, hogy pontosan meghatározzák a jármű gyorsulásait a hajtóművek égetésekor és a jármű sebességét a helyzetváltoztatások során, hogy pontos irányváltoztatási képességet biztosítsanak. A gyorsulásmérő adatok felhasználhatók a légköri sűrűség mérésére is a marsi légkör legfelső részén, mivel a légellenállási erők érezhetővé válnak az űrhajó számára.
A szenzorkomplement által szolgáltatott navigációs adatokat a jármű repülési számítógépe használja fel a jármű helyzetszabályozó rendszerének működtetésére. A MAVEN a nagyobb helyzeti manőverekhez a kis 1 Newton tolóhajtóműveit használja, míg a jármű szokásos irány- és helyzetszabályozását négy reakciókerékkel végzi – három minden forgástengelyhez és egy tartalékkerék.
A kerekeket villanymotorok pörgetik változó sebességgel, amelyet a helyzeti manőverek során változtatnak. Minden egyes Reakciókerék-egység 10 kilogrammot nyom, és a kerekek akár 6000 fordulat/perc sebességgel is forognak. A hajtóműveket a periodikus szögnyomaték-mentesítésre használják – a reakciókerekek lelassítására és a keletkező erő ellensúlyozására a hajtóművekkel, hogy aztán a kerekeket fel lehessen gyorsítani a normál helyzetváltoztatási műveletek során.
Flight Computer & Data System
A MAVEN egy RAD-750 központi feldolgozó kártyával van felszerelve, amely egy egykártyás számítógép, amelyet a BAE Systems gyártott a Manassas, Va államban. A processzor olyan sugárzási dózisokat képes elviselni, amelyek egymilliószor szélsőségesebbek, mint az emberre halálosnak tekintett dózisok. Maga a RAD750 CPU 200.000-1.000.000 sugárzást képes elviselni. Emellett a RAD750-et 15 év alatt nem éri több olyan esemény, amely beavatkozást igényel a Földről.
“A RAD750 kártyát úgy tervezték, hogy elviselje és túlélje az összes ilyen egyszeri esemény hatását. A végső cél az, hogy 15 év alatt egy felborulás megengedett. Egy zavarás a Föld beavatkozását jelenti – egy “kék képernyős halál” 15 év alatt. Tipikusan olyan szerződéseink vannak, amelyek ezt (meghatározzák)” – mondta Vic Scuderi BAE Business Manager.
A RAD-750-et 2001-ben adták ki, és 2005-ben indult először a Deep Impact űrhajó fedélzetén. A CPU 10,4 millió tranzisztorral rendelkezik. A RAD750 processzorok akár 200 megahertzen is működnek, 400 MIPS feldolgozási sebességgel. A CPU 2 x 32 KB-os L1 gyorsítótárral rendelkezik (utasítás + adat) – a teljesítmény növelése érdekében a küldetés követelményeitől függően több 1 MB-os L2 gyorsítótár-modul is beépíthető.
A RAD750 -55 °C és 125 °C közötti hőmérsékleten működik, teljesítményfelvétele 10 watt. A szabványos RAD750 rendszer 100 000 radot képes elviselni.
Az adatkezelő rendszer adatokat fogad a hasznos teherről, és a tárolt műveleti szekvenciák részeként parancsokat küldhet a hasznos teherhez. A navigációs szenzorok adatait szintén az adatkezelő rendszerek dolgozzák fel, amelyek viszont parancsot adnak a jármű helyzetszabályozó rendszerének és hajtóműveinek. Az olyan háztartási műveleteket, mint például a fűtőberendezések vezérlése a hőmérséklet-érzékelők adatai alapján és az energiagazdálkodás, szintén a számítógépes rendszer végzi.
A tömegmemória-kártya közvetlenül kapcsolódik az űrhajó távközlési rendszeréhez az adatok le- és a parancsok felküldéséhez.
Kommunikációs rendszer
A MAVEN űrszonda egy nagy nyereségű és egy kis nyereségű kommunikációs rendszerrel is rendelkezik.
A MAVEN nagy nyereségű antennája az űrszonda +Z tengelyén van rögzítve, és önmagában nem mozgatható a Föld követésére. Az antenna egy 2,1 méter átmérőjű tányér, amely egy kettős reflektoros X-sávú rendszerrel rendelkezik, hogy akár 550kb/s-os lefelé irányuló adatátviteli sebességet érjen el. Két kompozit előlap közötti kevlár méhsejtes magból készül. A HGA utazó hullámcsöves erősítőkkel rendelkezik, amelyek erős jelet generálnak, amelyet a Földön lévő Deep Space Network állomások is tudnak venni.
Mivel a nagy nyereségű antenna az űreszközön van rögzítve, az egész MAVEN-űrszondát mozgatni kell, hogy az antennát a Földre irányítsa a rendszeres kommunikációs ülésekhez, amelyek időtartama várhatóan öt óra lesz, hetente kétszer, amikor a jármű szünetet tart a tudományos műveletekben.
A kis nyereségű rendszer nem igényel semmilyen helyzetváltoztatást, mivel a MAVEN űrszonda két kis nyereségű antennája nagyon alacsony adatátviteli sebességgel minden irányú lefedettséget ér el. Az alacsony nyereségű rendszer használható az alacsony adatátviteli sebességű telemetria, például a Mars körüli pályára állítás során használt hangok fel- és leszállításának irányítására.
Electra UHF terminál
A MAVEN a Földre irányuló jelek továbbítására és az otthonról érkező jelek fogadására szolgáló X-sávú kommunikációs rendszeren kívül egy Electra UHF kommunikációs terminállal is fel van szerelve. Az Electra-t már számos korábbi Mars-küldetésen használták, és a Mars roverek adatainak továbbítására használt szabványos rendszerré vált.
Az Electra terminál két szál UHF adó-vevőből, két szál ultrastabil oszcillátorból a precíz navigációhoz és a felszíni pozicionáláshoz, valamint egy nadir irányú, kis nyereségű UHF antennából áll. Az EUT (Electra UHF adó-vevő) a hasznos teher magja.
Ez egy teljesen átkonfigurálható, frekvencia-agilis adó-vevő, amely 390 és 450 MHz közötti frekvenciatartományban működik. Az EUT egy moduláris tervezési megközelítés részeként négy egymásra épített platformból áll: egy szűrő és kapcsoló egységből, egy vevő/modulátorból, egy alapsávú processzor modulból és egy teljesítményerősítő tápegység modulból.
Az oszcillátorok stabil frekvenciareferenciát biztosítanak az EUT és a Small Deep Space Transponder számára, valamint egyirányú Doppler távolságmérési képességet. Emellett stabil időreferenciát biztosít az űrhajó számára, amelyet a fedélzeti órák szinkronizálására használnak a tudományos és telemetriai adatok megfelelő időjelöléséhez.
Az Electra UHF-antenna egy korábbi repülési örökséggel rendelkező kvadrafiláris spirál.
Az Electra egység 17 x 22 x 14 centiméteres, 4,9 kilogramm súlyú, aranyozott magnézium vázba zárt. A hőszabályozást az egység alapszerelési lemezén keresztül történő hőelvezetés biztosítja.
Amint egy Mars Orbiter egy leszállóegység vagy rover látómezején belül halad el, a két jármű két Electra egysége kommunikációs kapcsolatot létesít. Az adott elhaladás geometriája alapján az űrhajó Electra egysége figyeli a földi terminál jelerősségét, hogy az elhaladás során a kettő közötti távolság alapján különböző adatátviteli sebességre utasítsa azt. Az adatátviteli sebesség lehet akár 1 kb/s, kedvező körülmények között pedig akár 2 048 kb/s is. Az Electra rendszer által fogadott adatokat azután az orbiter fedélzetén tárolják, hogy a nagy nyereségű X-sávú rendszer segítségével a földre küldhessék őket.
Ez lehetővé teszi a roverek számára, hogy nagy adatmennyiségeket küldjenek le, beleértve a tudományos adatokat, képeket és járműtelemetriát, amelyeket a saját kommunikációs rendszerükön keresztül nem tudnának leküldeni, amely csak a töredékét képes elérni az orbiter Földre irányuló közvetlen kommunikációs adatátviteli sebességének.
Elliptikus pályája ellenére a MAVEN-t jó orbiternek ítélték az UHF adattovábbításra, de a Comm Relay biztosítása a tudományos küldetés alatt csökkentené a küldetés tudományos hozadékát. Ezért a MAVEN a tudományos műveletek megkezdése előtt a Comm Relay teljes végponttól végpontig tartó demonstrációját mutatja be.
Az elsődleges tudományos küldetés nem tartalmaz tervezett relé műveleteket, mivel a MAVEN a Mars Reconnaissance Orbiter és a Mars Odyssey tartalékaként szolgál. A kiterjesztett tudományos küldetés során a csapatok arra számítanak, hogy mind a tudományos, mind a kommunikációs relé számára helyet biztosítanak
Enerőrendszer
A MAVEN két telepíthető, egyenként két panelből álló napelemtáblával rendelkezik. A napelemtáblák rögzítettek, és a napra irányítás a jármű helyzetének megváltoztatásával valósul meg. A külső paneleket 20 fokos sirályszárny-szögben telepítik a belső panelekhez képest, hogy aerostabilitást biztosítsanak az űrhajónak, amikor átrepül a marsi légkör legfelső részén.
A két külső napelemtáblára két ék alakú ugródeszka van felszerelve, amelyek megkönnyítik az űrhajó magnetométereit. A napelemtáblák kihelyezésével a MAVEN a csúcstól a csúcsig 11,43 métert tesz meg.
A két napelemtábla körülbelül 1200 watt elektromos energiát biztosít, amelyet két 55 amperórás akkumulátorban tárolnak. Speciális elektronika osztja el az elektromos energiát és szabályozza a két akkumulátor töltöttségi állapotát. A MAVEN egy 28 voltos fő energiabuszt használ.
Csuklós hasznos teherplatform
A MAVEN egy gémre szerelt csuklós hasznos teherplatformmal rendelkezik, amely az IUVS, STATIC és NGIMS műszereket segíti. A platform önállóan irányítható, hogy műszerei az űreszköz különböző orientációiban tudományos adatokat gyűjthessenek. A platform egy belső és egy külső kardántengellyel van felszerelve. A csuklós hasznos teherplatform +/-90 fokos magassági elmozdulással és +/-177,5 fokos azimutális mozgással rendelkezik.
Instruments
A MAVEN űrszonda összesen nyolc műszert hordoz:
- SupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC)
- Solar Energetic Particle (SEP)
- Solar Wind Electron Analyzer (SWEA)
- Solar Wind Ion Analyzer (SWIA)
- Langmuir Probe and Waves (LPW)
- Magnetométer (MAG)
- Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS)
- Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUVS)
>>>>MAVEN műszer áttekintése