宇宙機情報
Maven宇宙船は、Lockheed Martin社が、同じくLM社が製造したMars Reconnaissance OrbiterとJuno宇宙船で飛んでいる部品と技術を利用して製造されました。 MAVENは立方体の宇宙船プラットフォームで構成され、宇宙船システムとペイロードの大部分は、展開可能な機器ブームに搭載されています。
立方体の衛星プラットフォームは2.3 x 2.3 x 2mの大きさで、グラファイト複合材の表面板に挟まれたアルミニウムハニカムで構成されている。 3346>
円筒の上に放射状に取り付けられた複合材シートは、金具で取り付けられている。 シリンダー、放射状のシート、外装パネルは宇宙船の機器の取り付け台として使用され、耐荷重構造として機能する。
一次構造の質量は125キログラムで、宇宙船の全質量と打ち上げ時の荷重を支えることができる。 MAVENの乾燥重量は809キログラムである。
全体として、MAVENは高さ3.47メートル、幅2.29メートル、2つの大きな太陽電池パネルを展開した状態で長さ11.43メートルである。 3346>
中央の筒の中にある大きな推進剤タンクには、MAVENのミッションに必要なヒドラジンの全供給量が収められている。 これはカリフォルニア州のATK Aerospace Groupによって製造され、高さは1.83メートル、船の推進システムで使用する1,640キログラムのヒドラジン一次燃料を入れることができる。
推進システム
MAVEN の推進システムは、Mars Reconnaissance Orbiter のために開発されたシステムをベースにしています。 エアロジェット社が製造した推進システムは、6基の主推進スラスタ、6基の中推力エンジン、8基の姿勢制御スラスタの3グループに分けられた合計20基のスラスタを使用しています。 3346>
MAVENには、6基のMR-107Nスラスタが船底に設置されている。 それぞれのエンジンは公称170ニュートンの推力を持ち、109から296ニュートンのスロットル能力を持つ。
主推進系は、MAVEN宇宙船の最初の大型軌道修正マヌーバと、重要な火星軌道投入マヌーバ、および大きなデルタ-Vを必要とするその他の大型マヌーバに使用される。 MAVENの推進系は、メインエンジン燃焼時にはレギュレートモードで、小型スラスタによる姿勢制御時にはブローダウンモードで運用される。 タンクの加圧にはヘリウムを使用する。
MAVENには、主推進系の他に、小型の軌道修正、軌道修正マヌーバ、および挿入マヌーバなどの主エンジン燃焼中の姿勢制御に使用する6つのMR-106Eスラスタが搭載されています。
MR-106Eは22ニュートンの推力を持ち、11.6から30.7ニュートンの動作範囲で、6.9から24.1バールの供給圧力と4.5から12.4バールの室圧で作動します。 膨張比は60で、1秒間に5.0〜13.1グラムの推進剤を消費する。 MR-106Eの重量は635gで、長さは18.2cm、ノズル径は3.4cmです。 22Nスラスタはデュアルシートプロップバルブを使用しています。 また、5万回以上のデューティサイクル、2,000秒までの長時間燃焼、4,670秒の累積燃焼時間が認定されています。
エンジンは膨張比100、330グラム、直径3.4センチで、14.6cmの長さにある。 また、比推力209〜224秒を実現するデュアル・シート・バルブが採用されています。 MR-103Dは、275,000デューティサイクル、累積燃焼時間111時間、1回の燃焼時間5,000秒の認定を受けています。
航法と姿勢制御
MAVENは冗長太陽センサーシステムを装備し、安定した発電を維持するために、車両のセーフモードの場合に車両の太陽アレイを太陽に向けるために、太陽の位置を計算します。
二つの星追跡装置が、MAVENの搭載コンピュータに正確なナビゲーションと姿勢データを提供します。 スター・トラッカーのデータは、通信のために地球を、バッテリーの充電のために太陽を、そして科学活動のために火星を正確に指し示すために使用されます。 3346>
また、慣性計測装置も2台搭載され、冗長化されています。 それぞれのユニットは、測定する軸ごとにジャイロと加速度計を1つずつ、計3つのリングレーザージャイロと加速度計で構成されています。 IMUは、エンジン燃焼時の機体の加速度や姿勢変更時の機体速度を正確に測定し、正確なポインティング能力を提供するために使用される。 加速度計のデータは、火星大気の最上部にある大気の密度を測定するためにも使用され、探査機への抗力が顕著になります。
センサーから得られる航法データは、探査機の飛行コンピュータによって、探査機の姿勢制御システムを作動させるために使用されます。 より大きな姿勢制御を行う場合、MAVENは小型の1ニュートンスラスターを使用し、標準的な車両の位置と姿勢制御は、各回転軸に3個と予備1個の合計4個のリアクションホイールによって行われる。 各リアクション・ホイールの重量は10kgで、毎分6000回転という高速で回転する。
フライトコンピュータ&データシステム
MAVEN には、バージニア州マナッサスのBAE Systems社製のシングルカード・コンピュータであるRAD-750 Central Processing Boardが搭載されている。 このプロセッサーは、人間の致死量の100万倍以上の放射線量に耐えることができます。 RAD750のCPU自体は、20万から100万ラドに耐えることができる。 また、RAD750は15年の間に地球からの介入が必要な事象を1回以上受けることはない。
「RAD750のカードは、そうしたシングルイベントの影響をすべて受け止め、生き残るように設計されています。 究極の目標は、15年間で1回のアップセットを許容することです。 アップセットとは、地球からの介入、つまり15年間で1回の「ブルースクリーン・オブ・デス」を意味します。 RAD-750は2001年にリリースされ、2005年にディープインパクト宇宙船に搭載されて初めて打ち上げられました。 CPUは1040万個のトランジスタを搭載しています。 RAD750プロセッサは、最大200メガヘルツで動作し、400MIPSで処理する。 CPUは、2 x 32KB (命令 + データ) のL1キャッシュ・メモリを備えており、パフォーマンスを向上させるために、ミッションの要件に応じて複数の1MB L2キャッシュ・モジュールを実装することが可能です。
RAD750 は-55℃から 125℃の温度で、10ワットの電力消費で動作します。 標準的なRAD750システムは、10万ラドに耐えることができます。
データ処理システムは、ペイロードからデータを受け取り、保存された運用シーケンスの一部としてペイロードにコマンドを送信することができます。 また、航法センサからのデータもデータ処理システムで処理され、次に姿勢制御システムや車両の推進システムに指令を出します。
マス・メモリ・ボードは、データのダウンリンクとコマンドのアップリンクのために、宇宙船のテレコム・システムに直接インターフェースしている。 ロッキード・マーチン
MAVEN宇宙船は、低利得システムだけでなく、高利得通信システムも備えています。
MAVENの高利得アンテナは、探査機の+Z軸に固定されており、単独で地球を追跡するために移動することはできない。 アンテナは直径2.1mのディッシュで、デュアル・リフレクタXバンド方式により最大550kb/sのダウンリンク・データ・レートを実現します。 2枚のコンポジット製フェースシートの間にケブラーハニカムコアを挟んだ構造になっています。 高利得アンテナは宇宙船に固定されているため、MAVEN宇宙船全体を動かしてアンテナを地球に向け、週に2回、科学活動の合間に5時間の定期通信セッションを行う必要がある。
低ゲインシステムは、MAVEN宇宙船の2つの低ゲインアンテナが非常に低いデータレートで全方向をカバーするため、姿勢を変える必要がない。
Electra UHF Terminal
MAVENは、地球への信号送信とホームからの信号受信を行うXバンド通信システムに加えて、Electra UHF通信ターミナルを搭載しています。 エレクトラはこれまでの火星ミッションで数多く使用され、火星探査機からのデータを中継する標準的なシステムとなっている。
「MAVENエレクトラターミナル」は、UHFトランシーバー、ナビゲーションと表面測定のためのウルトラステーブルオシレーター、直下を指す低ゲインのUHFアンテナから構成されています。 EUT（エレクトラUHFトランシーバ）は、ペイロードの中核となるもので、
周波数範囲390～450MHzで動作し、完全に再設定可能な、周波数アジャイルなトランシーバであります。 EUTは、モジュール設計アプローチの一環として、フィルタリングおよびスイッチングユニット、レシーバ/変調器、ベースバンドプロセッサモジュール、パワーアンプ電源モジュールの4つのスタックプラットフォームで構成されています。
発振器はEUTおよび小型深宇宙トランスポンダに安定した周波数基準を提供するとともに、片方向ドップラーレンジング能力を発揮します。
ElectraのUHFアンテナは、過去に飛行した経験を持つクアドラフィラヘリックスを採用しています。
火星探査機が着陸機やローバーの視野内を通過するとき、2台のエレクトラユニットは通信リンクを確立する。 宇宙船のエレクトラユニットは、任意のパスの形状に基づいて、地上の端末の信号強度を監視し、2つの間の距離に基づいてパスの間に異なるデータレートにそれを命ずる。 データレートは1kb/sから、良好な条件下では2,048kb/sまで可能である。 エレクトラシステムによって受信されたデータは、高利得のXバンドシステムを使用して地上にダウンリンクするために、オービターに保存される。
楕円軌道にもかかわらず、MAVENはUHFデータ中継に適した軌道とみなされていますが、科学ミッション中に通信中継を行うと、ミッションの科学リターンが減少してしまいます。 そのため、MAVENは科学運用を開始する前に、通信中継の完全なエンドツーエンドのデモンストレーションを行います。
MAVENはMars Reconnaissance OrbiterとMars Odysseyのバックアップとして機能するので、主要科学ミッションでは計画された中継オペレーションは行われません。 そのため、MAVENは科学と通信の両方を中継するスペースを確保することが期待されています。 太陽電池アレイは固定されており、太陽指向は機体の姿勢を変えることで実現される。 外側のパネルは内側のパネルに対して20度のガルウィングの角度で設置され、火星大気の最上部を飛行する際に宇宙船に空気安定性を与える。
2つの外側の太陽電池パネルには、宇宙船の磁力計を容易にするための2つの楔形の潜水板が設置されている。 太陽電池パネルを展開すると、MAVENは先端から先端まで11.43メートルの長さになります。
2つの太陽電池アレイは約1,200ワットの電力を供給し、2つの55アンペア時間のバッテリーに蓄えます。 専用の電子機器が電力を分配し、2つの電池の充電状態を制御する。 MAVEN は 28 ボルトの主電源バスを使用しています。
Articulated Payload Platform
MAVENには、IUVS、STATIC、NGIMSの機器を容易に搭載できるよう、ブームに設置されたArticulated Payload Platform（多関節ペイロード・プラットフォーム）があります。 このプラットフォームは独立して向けることができ、様々な宇宙船の方向で科学データを収集することができます。 このプラットフォームには、内側と外側のジンバルが装備されています。 多関節ペイロードプラットフォームは仰角で+/-90度、方位角で+/-177.5度の移動が可能です。
Instruments
MAVEN宇宙船には、全部で8つの観測機器が搭載されています。
- 超熱・熱イオン組成計（STATIC）
- 太陽エネルギー粒子（SEP）
- 太陽風電子分析器（SWEA）
- 太陽風イオン分析器（SWIA）
- ランミュア（Langmuir）
- 太陽風電子（E）分析器（SWA）
- 超熱・熱エネルギー粒子（SPA）
- 磁力計（MAG）
- 中性ガス・イオン質量分析計（NGIMS）
- イメージング紫外分光計（IUVS）
太陽エネルギー粒子（SEP）
超高温（SPA) プローブ・ウェーブ（LPW）
>>MAVEN Instrument Overview