«Deep Space 1»


24 октября 1998 - старт
10 ноября 1998 - первое включение ионного двигателя
29 июля 1999 года - пролёт астероида 9660 Брайль
18 сентября 1999 года - завершение Основной миссии и планирование расширенной
11 ноября 1999 года вышел из строя астродатчик
22 сентября 2001 года - пролёт кометы Боррелли
18 декабря 2001 года - выключен ионный двигатель

Новости космонавтики 1995 №11:
США. Работа по программе "New Millenium"

25 мая. По сообщению JPL. Рабочие группы НАСА начали отбор предложений промышленных фирм, университетов и других организаций по участию в программе перспективных исследовательских КА "New Milleninm" (NM).

В апреле Лаборатория реактивного движения запросила предложения по четырем основным областям НИОКР в рамках программы NM - автономное функционирование, микроэлектроника, связь, модульная архитектура и многофункциональные системы. В мае были запрошены предложения по микроэлектромеханическим системам. Запросы были направлены примерно 300 промышленным фирмам, институтам и бесприбыльным организациям и объявлены в "Commerce Business Daily".

Уже в начале мая копии поступивших предложений были переданы рабочим группам, которые к середине месяца провели отбор организаций, которые необходимо посетить для переговоров. Эти переговоры должны быть проведены до конца мая.

В начале июля будет завершено формирование объединенных проектно-производственных групп, которые будут наблюдать за разработкой и получением конкретных технических решений для летных испытаний.

К концу лета НАСА отберет и объявит три демонстрационных проекта, предложенных программными группами. Первый может быть осуществлен в конце 1997-начале 1998 г. Два остальных последуют с годовыми интервалами.

Один из проектов может включать использование солнечной электрической ДУ, обладающей значительно меньшими размерами и массой, чем традиционные на химическом топливе.

Лаборатория реактивного движения управляет программой "New Millenium" по заданию Управления наук о космосе НАСА. Программу возглавляют менеджер Кане Казани (Kane Casani), его заместитель д-р Барбара Уилсон (Barbara Wilson) и научный руководитель д-р Эллен Стофан (Ellen Stofan).

Новости космонавтики 1995 №19:
США. Задачи первой станции "New Millenium" определены

19 сентября. Сообщение НАСА. Первый малый исследовательский КА серии "New Millenium" будет разрабатываться с целью пролета астероида и кометы.

НАСА выбрало основным промышленным партнером по разработке этого аппарата фирму "Spectrum Astro, Inc." (г.Джилберт, Аризона). От НАСА группу разработчиков возглавит Дэвид Леман (David Lehman) из Лаборатории реактивного движения, который в последнее время был техническим менеджером подсистем ориентации и управления информацией станции "Марс Пасфайндер".

Станция NM-11, масса которой составит 100 кг, должна продемонстрировать ряд перспективных технологий для использования в последующих аппаратах серии. К проверке на NM-1 предложены миниатюризированная антенна дальней космической связи и соответствующее оборудование связи, усовершенствованные солнечные батареи, литиевые ионные аккумуляторные батареи, конструкция с низкой массой. В состав научной аппаратуры станции войдет миниатюризированный спектрометр с построением изображения, с помощью которого планируется построить химические карты астероида и кометы. Новая технология управления даст аппарату возможности независимого принятия решений, беспрецедентные для межпланетных аппаратов.

1 Временное обозначение, введенное для удобства - Ред.

Технологии, предложенные к использованию на NM-1, существенно превосходят уровень, достигнутый в межпланетных станциях к настоящему времени. Тем не менее они реально существуют или будут получены к моменту старта. "У нас есть компьютер с очень большими возможностями и очень совершенный, - говорит менеджер программы "New Millenium" Кане Казани (Kane Casani), - а также прототип мультиспектрального научного инструмента, который имеет массу никак не больше 10% массы аналогичного инструмента на станциях "Вояджер". Автономные навигационные возможности обеспечат характеристики, соответствующие тому, чтобы перейти Атлантический океан, не касаясь управления, и прибыть в порт в Европе в нескольких шагах от пристани."

Впервые в качестве основной двигательной установки космического аппарата будет использован солнечный электрореактивный двигатель, который значительно эффективнее традиционных ЖРД. (Сейчас подобные двигатели используются штатно только в качестве малых корректирующих двигателей на некоторых спутниках.) Соответствующие разработки ведутся по двум независимым программам под руководством НАСА и Организации по защите от баллистических ракет. Аппарат NM-1 будет оснащен одним ионным двигателем с соплом диаметром 30 см. Рабочим телом двигателя будет ксенон, ионизируемый энергией от солнечных батарей. Если испытания электрореактивной ДУ в полете NM-1 будут успешными, такие двигатели "пропишутся" в дальнем космосе раз и навсегда.

Запуск станции должен быть выполнен в 1998 г. Конкретные цели и план полета должны быть определены в течение первых нескольких недель работы по проекту, которая начнется в октябре текущего года (с началом 1996 финансового года - Ред.). В зависимости от выбранных объектов пролета и, соответственно, даты запуска, полет будет продолжаться 12-18 месяцев. Если состояние аппарата позволит, полет может быть продлен еще на год-два, за которые станция NM-1 сможет встретиться с еще одним или несколькими малыми телами Солнечной системы, говорит "архитектор" программы "New Millenium" в Лаборатории реактивного движения Рекс Райденур (Rex Ridenoure).

Лаборатория реактивного движения руководит осуществлением программы "New Millenium" для управлений наук о космосе, доступа в космос и технологии и миссии к планете Земля НАСА.

Новости космонавтики 1996 №14-15:

США. Полетное задание NM-1

9 июля. И.Лисов по сообщению НАСА. Экспериментальная АМС "Deep Space 1" по программе "New Millenium" будет направлена в 1998 г. к комете Веста-Когоутека-Икемуры и к астероиду Мак-Олифф, названному в честь члена погибшего экипажа "Челленджера" учительницы Кристы Мак-Олифф.

Как уже сообщали "НК", впервые в качестве основного двигателя станции будет использован ионный двигатель, изготовленный в Исследовательском центре имени Льюиса НАСА. Миссия "Deep Space 1" начнется запуском аппарата одноразовым носителем, который обеспечит выход из сферы притяжения Земли и полет вокруг Солнца практически с той же скоростью, что и у Земли. При помощи ионного двигателя станция будет постепенно разгоняться и встретится с [первой] целью со скоростью более 9.8 км/с

30 апреля 1996 г. в вакуумной камере Лаборатории реактивного движения начались ресурсные испытания прототипа двигателя, которые продлятся 8000 часов, или более 330 суток. В ходе эксперимента двигатель будет стоять в течение часа после каждых двух суток работы.

"НАСА экспериментировало с ионными двигателями в течение 30 лет, - говорит менеджер проекта ионной ДУ Джек Стоки (Jack Stocky) - Однако это испытание будет наиболее оснащенным измерительной аппаратурой."

В полете двигатель диаметром 300 мм, использующий в качестве рабочего тела инертный газ ксенон, будет получать питание - более 2 кВт - от больших солнечных батарей, которые поставит Организация по защите от баллистических ракет. Электрическая дуга ионизирует атомы ксенона, отрывая от них один из 54 электронов. Тяга двигателя, создаваемая потоком ионов, составляет всего 9 граммов, и при разгоне скорость набирается миллиметрами в секунду. Чтобы набрать ощутимую скорость, двигатель должен работать часами, а то и сутками. Однако скорость истечения рабочего тела составляет 31.5 км/с, и поэтому при небольшом запасе рабочего тела удается получить значительные приращения скорости.

В баке двигателя-прототипа содержится 80 кг ксенона, которых в полете хватило бы на 1-2 года, в зависимости от назначения и потребного импульса тяги. В полете "Deep Space 1" будет израсходовано только 45 кг ксенона.

Новости космонавтики 1996 №21:

США. Ракеты "McDonnell Douglas" запустят две АМС

8 октября. И.Лисов по сообщениям ЮПИ. Компания "McDonnell Douglas Corp." сообщила сегодня о том, что NASA назвало два космических аппарата, которые сбудут запущены ракетами фирмы в рамках контракта "Med-Lite". Это межпланетные станции "Deep Space 1" (DS-1) и "Starsdust", которые будут запущены облегченным вариантом РН "Delta 2" (Delta 7325 - ИЛ.) в 1993 и 1999 соответственно.

DS-1 предназначена для испытания перспективных технологий КА в процессе полета к астероиду Мак-Олифф и комете Веста-Когоутека-Икемуры. "Stardust" выполнит полет к границам Солнечной системы и возвратит в 2006 г. образцы космической пыли и вещества из хвоста комета Вильда-2.

Облегченная (scaled-down) "Delta 2" оснащена тремя твердотопливными ускорителями вместо девяти у обычной модели и способна вывести на низкую околоземную орбиту до 3400 кг. В рамках контракта NASA и "McDonnell" на услуги в области запусков малых и средних КА ("Med-Lite") будут также запущены ИСЗ FUSE и АМС "MS'98 Orbiter" и "MS'98 Lander". В период до 2004 г. в рамках этого контракта могут быть запущены еще до 9 аппаратов, и если NASA использует все 14 возможностей, фирма получит за запуски около 500 млн $.

Новости космонавтики 1997 №1:

США. Программное обеспечение "Deep Space 1"

9 января. И.Лисов по сообщению NASA. NASA готовит для первого межпланетного аппарата по программе "New Millenium" наиболее совершенное программное обеспечение (ПО) на основе искусственного интеллекта. Компьютер станции "Deep Space 1" (DS-1) даже удостоился лестного сравнения со своим фантастическим собратом - компьютером HAL-9000 из знаменитого романа Артура Кларка "2001: Космическая одиссея".

Если верить книге, компьютер HAL-9000 начал работать 12 января 1997 года (юбилей!) в г.Урбана, штат Иллинойс, а согласно одноименному фильму - 12 января 1992 г. Правда, как DS-1 отличается от 120-метрового корабля "Discovery", на котором герои книги отправились к Сатурну, а фильма - к Юпитеру, так и его программное обеспечение "Remote Agent" отличается от "искусственного мозга" HAL-9000. Сходство в одном: ПО станции должно выполнять ту же основную цель - управление космическим аппаратом при минимальной помощи человека.

"Deep Space 1" - первый КА, запускаемый в рамках программы отработки новых технологий для научных КА будущего "New Millenium". Станция DS-1 массой 429 кг должна быть запущена в июле 1998 г. Используя электрореактивный двигатель в качестве основной ДУ, DS-1 должна в 1999 г. пролететь у астероида МакОлифф, а в 2000 г. - у кометы Веста-Когоутека-Икемуры и у планеты Марс.

"Remote Agent" (буквально: "удаленный агент") был разработан совместными усилиями Исследовательского центра имени Эймса (ARC) и Лаборатории реактивного движения (JPL). Используя его, компьютер станции сможет производить логические рассуждения о состоянии аппарата и рассматривать все последствия своих действий.

"Цель разработки "Remote Agent" двояка: снизить стоимость исследований и расширить исследования до тех пределов космоса, куда не может добраться ни один управляемый с Земли КА," - говорит д-р Боб Расмуссен, эксперт JPL по "компьютерной автономии". Как отмечает другой участник работ по DS-1, д-р Барни Пелл из ARC, с помощью "Remote Agent" будет легче разработать ПО для будущих космических аппаратов. "Труднее всего будет написать первую версию, - говорит он. - После этого мы можем скопировать ее для следующей миссии и внести улучшения, вместо того чтобы писать ПО с нуля."

Прямое управление практически невозможно на больших расстояниях от Земли с соответствующей задержкой в связи, или когда отсутствует прямая радиовидимость аппарата. Кроме того, перед разработчиками поставлена задача создания меньших и более дешевых научных КА. Один из путей радикального снижения стоимости - уменьшить количество людей, участвующих в управлении аппаратом, с сотен до одного десятка. По некоторым оценкам, стоимость космической миссии, например, полета АМС, может быть сокращена с использованием "Remote Agent" на 60%

ПО Remote Agent" строится на моделях. Программе даются модели компонентов КА, и она самостоятельно просчитывает детали процесса управления для достижения заданной цели. Для каждого нового КА требуется только уточнение моделей.

"Remote Agent" состоит из трех компонентов работающих совместно. Это планирование высокого уровня (High Level Planning and Scheduling) основанная на моделях защита от неисправностей (Model-Based Fault Protection) и так называемый "умный исполнитель (Smart Executive).

Планирующий блок, как командир корабля, просматривает график работы на несколько недель вперед, планируя деятельность и распределяя ресурсы, такие как энергия. Небольшая группа управленцев на Земле направляет ему задачи, а не подробные инструкции, как это делается сейчас.

Блок защиты от неисправностей, который назван "Livingstone" в честь великого путешественника Дэвида Ливингстона, работает как виртуальный главный инженер космического аппарата. Если с КА что-то не так, этот блок, используя компьютерную модель правильного поведения, должен найти неисправность и предложить пути ее устранения.

Наконец, исполнительный блок играет роль старшего помощника. Он исполняет планы, составленные планирующим блоком и блоком защиты, доводя их до детального уровня. Исполнитель может принять план работы и непосредственно от операторов на Земле, но если он окажется неприемлемым, откажется его выполнять. Немалое облегчение для управленцев, тратящих огромные усилия на двойную проверку каждой команды, и все же иногда ошибающихся.

На случай, если в каких-то необычных обстоятельствах "Remote Agent" не будет сотрудничать с Землей, предусмотрен "хирургический" путь прямого вмешательства, говорит Пелл. Конечно, "Remote Agent" не может пустить в расход членов экипажа, как это проделал HAL-9000, за неимением таковых, но потерять межпланетную станцию из-за упрямства и дури машины было бы очень печально.

Фантастика? Пока да, но она должна показать себя в действии уже через два-три года.

А по оценке одного из руководителей интегрированной группы разработчиков "Автономия" в JPL д-ра Гая Мэна, программа "New Millenium" ускорила развитие технологии автоматизации космических аппаратов как минимум на 10 лет.

"После DS-1 мы хотим работать над еще более автономными КА, которые могут изменять собственную конфигурацию, - говорит руководитель группы по планирующему блоку Никола Маскеттола. - Если какая-то часть такого КА работает в полете не так, как ожидалось, аппарат сможет это обнаружить и изменить модели в ПО и алгоритмы, самоадаптироваться".

"Будущие системы также должны уметь изучать свое окружение и работать в партнерстве с учеными, находя и анализируя новые открытия," - говорит Мэн.

Конечная цель программы "New Millenium", по словам заместителя директора NASA по управлению космической науки Весли Хантресса, - создать и отработать технологию, которая позволит построить "флот умных аппаратов", группировки или "армады" исследовательских аппаратов, и отправить их исследовать различные места, делиться их находками и даже распределять между ними работу по достижению сложных научных целей. ПО типа "Remote Agent" необходимо для реализации таких планов.

""Remote Agent" может когда-нибудь вырасти в программное обеспечение, которое будет заложено в космического робота, столь же разумного, как и HAL-9000," - утверждает Барни Пелл.

Новости космонавтики 1997 №18-19:

США. Подготовка "Deep Space 1"

27 августа. С.Головков по сообщению Рейтер. После пресс-консреренции по результатам работы АМС "Mars Pathfinder" корреспонденты были ознакомлены с ходом работ по проекту "Deep Space 1" (DS-1), первому в программе малых дешевых исследовательских КА "New Millenium".

DS-1 будет запущена с мыса Канаверал в июле 1998 г. носителем "Delta". Установленный на борту солнечный электрореактивный двигатель на ксеноне позволит ей легко, хотя и медленно, набирать скорость, недоступную КА с ЖРД. Теоретически, двигатель может и отказать, сказал главный инженер проекта Марк Рейман, поскольку полет - испытательный.

В январе 1999 г. станция DS-1 должна пройти на расстоянии 5-10 км от астероида (3352) Мак-Олифф. В апреле 2000 г. она пройдет недалеко от Марса, а в июне выполнит исследования с близкого расстояния кометы Веста-Когоутека-Икемуры. За два года DS-1 должна испытать не только ЭР}, но и еще 11 новых технологий, в частности, автономную навигационную систему. В общем, как будто "машина сама едет из Лос-Анжелеса в Вашингтон..., находит заданное место парковки, и все это по 300 миль на галлон".

Сейчас группа из 20 инженеров и техников во главе с менеджером по испытаниям Ралфом Базилио день и ночь занимаются подготовкой аппарата.

Новости космонавтики 1997 №20:

США. Научная аппаратура АМС DS-1

29 сентября. С.Головков по сообщению NASA. На экспериментальной межпланетной станции DS-1, создаваемой NASA в рамках программы "New Millenium", будут установлены два научных прибора.

Миниатюрная интегрированная камера-спектрометр MICAS (Miniature Integrated Camera Spectrometer) - это прибор массой 12 кг, включающий в себя камеру и два спектрометра с построением изображения - ультрафиолетовый и инфракрасный. Плазменный эксперимент для планетарных исследований РЕРЕ (Plasma Experiment for Planetary Exploration) имеет массу 13 кг и включает в себя средства для определения трехмерного распределения плазмы в своем поле зрения, малопотребляющий легкий микрокалориметр, который помогает понять взаимодействие плазмы с поверхностью, и плазменный анализатор, позволяющий определить в непосредственной окрестности КА отдельные атомы и молекулы, испущенные с поверхностей астероида и кометы.

Научный руководитель проекта - д-р Роберт Нелсон из Лаборатории реактивного движения. Руководить анализом измерений будут 8 американских и 2 германских ученых в области планетологии.

Напомним, что DS-1 создается для отработки 12 перспективных технологий межпланетных КА. Основные научные задачи DS-1 включают детальное исследование характеристик солнечного ветра и физических свойств малых небесных тел, то есть материала, из которого образовались планеты и возникла жизнь. После запуска в июле 1998 г. DS-1 выполнит пролет астероида МакОлифф (январь 1999) и кометы Веста-Когоутека-Икемуры (июнь 2000).

Новости космонавтики 1997 №21:

Прошли испытания ионного двигателя DS-1

10 октября. И.Лисов по сообщению JPL. Длительный цикл испытаний солнечного электрореактивного двигателя для AMС "Deep Space 1" (НК №14-15, 1996, №18-19, 1997) был закончен 25 сентября в Лаборатории реактивного движения (JPL).

Ресурсные испытания в вакуумной камере JPL начались 17 июня 1996 г. и продолжались в общей сложности 8000 часов. Они состояли из повторяющегося цикла: несколько суток работы на номинальном уровне тяги, кратковременная остановка. Характеристики двигателя превысили ожидаемые. Учитывая то, что в реальном полете двигатель не будет работать все время, 15-месячные испытания подтвердили, что его работоспособность обеспечена с запасом.

Работа двигателя начнется через несколько недель после старта. Суммарное приращение скорости, который должен обеспечить двигатель в полете DS-1, составляет 3.6 км/с.

Сборка двигателя выполняется Отделением электродинамики компании "Hughes". Блок электрического питания поставит "Программа готовности применения технологии солнечных электрических ДУ" (NSTAR) NASA. Двигатель будет черпать энергию от больших солнечных батарей мощностью более 2000 Вт, поставленных Организацией по защите от баллистических ракет BMDO. NSTAR также обеспечивает цифровой интерфейс управления, систему хранения и управления рабочим телом и систему диагностики, которая будет отслеживать поведение установки в космосе.

Станция "Deep Space 1", первая в программе "New Millenium", будет запущена 1 июля 1998 г.
Новости космонавтики 1998 №8:
Запуск КА Deep Space 1 в настоящее время планируется на 16 июля 1998 г. в 22:00 UTC ракетой Delta 2 со стартового комплекса LC-17A Станции ВВС «Мыс Канаверал». 9 мая аппарат должен прибыть в Центр Кеннеди для заключительной предстартовой подготовки. 3 апреля Центром Кеннеди были опубликованы даты прибытия на заключительную подготовку следующих КА: AXAF-I - 14 августа, MCO - 4 сентября, MPL - 15 октября, Stardust - 12 ноября 1998 г.


Сиддики:
Технологические инструменты:
1. ионная силовая установка
2. массив солнечных концентраторов с технологией преломляющего линейного элемента (SCARLET)
3. Автономная навигационная система (AutoNav)
4. программное обеспечение для удаленных интеллектуальных операций (Remote Agent RAX)
5. Эксперимент по эксплуатации радиобуя
6. маленький транспондер дальнего космоса (SDST)
7. миниатюрная встроенная камера спектрометра (MICAS)
8. Плазменный эксперимент для инструмента исследования планет (REPE)
9. Твердотельный усилитель мощности в Ka-диапазоне
Результаты: Deep Space 1 (DS1) был разработан для тестирования новых инновационных технологий, подходящих для будущих дальних космических и межпланетных миссий. Он был первый из новой серии демонстраций технологий в рамках программы НАСА «Новое тысячелетие». Основными целями космического аппарата были испытания 12 «технологий высокого риска», таких как ионная двигательная установка, автономная оптическая навигация, массив концентрации солнечной энергии и комбинированная миниатюрная камера/спектрометр для получения изображений. В качестве бонуса космический аппарат также пролетел мимо астероида 9969 Брайля. После успешного запуска на опорную орбиту вокруг Земли, третья ступень в 13:01 24 октября 1998 года отправила DS1 на гелиоцентрическую траекторию. 10 ноября операторы приказали, чтобы ионный двигатель включился впервые, но до остановки он работал всего 4,5 минуты. Две недели спустя, 24 ноября 1998 года, диспетчеры вновь запустили ионную двигательную установку Deep Space 1 (работающую на ксеноновом газе), когда космический аппарат находился в 4,8 миллиона километров от Земли. На этот раз двигатель работал непрерывно в течение 14 дней и продемонстрировал удельный импульс в 3100 секунд, что в 10 раз больше, чем это возможно для обычных химических пропеллентов. Миссия тщательно проверила свою полезную нагрузку, чтобы гарантировать, что будущие пользователи таких технологий не будут брать на себя ненужные риски. DS1 прошел мимо околоземного астероида 9660 Брайля в 04:46 29 июля 1999 года в 26 километрах со скоростью 15,5 километров в секунду. Хотя это был самый близкий к настоящему времени облет астероидов, он был успешным лишь частично из-за проблемы, которая поставила под угрозу данные, введённые в бортовую навигационную систему. Эти трудности помешали более близкому сближению, первоначально запланированному на расстоянии 240 метров. Несколько изображений, возвращенных с очень большого расстояния, были не в фокусе, хотя много других данных было полезно. DS1 обнаружил, что длина Брайля составляет 2,2 км, а ширина - 1 км. После успешного завершения основной миссии к 18 сентября 1999 года НАСА сформулировало расширенную миссию. Первоначально планировалось, что DS1 будет лететь к угасшей комете 107P/Уилсон-Харрингтон в январе 2001 года и к комете 19P/Borrelly в сентябре 2001 года, но звездный трекер космического аппарата потерпел неудачу 11 ноября 1999 года. Продолжение полета без использование звездного трекера - который изначально считался фатальным для миссии, поскольку космический аппарат не мог направить свой ионный двигатель или датчики в правильные направления - требовало значительной изобретательности и усилий со стороны операторов. В течение двух месяцев оперативная группа боролась за то, чтобы космический аппарат направил свою антенну на Землю, что позволило ему загружать данные при отказе трекера (а также отправлять данные, собранные DS1). В последующие пять месяцев команда разработала инновационный план по возрождению аппарата, «построив» новую систему управления ориентацией, работающую без неисправного звездного трекера. Хотя больше нельзя было посещать бонусные цели (учитывая его ограниченные возможности), DS1 был все еще достаточно цел, чтобы быть нацеленным на Боррелли, надеясь прибыть в сентябре 2001 года. К концу 1999 года ионный двигатель DS1 израсходовал 22 килограмма ксенона, чтобы передать Vхар 1300 метров в секунду. По пути в Боррелли он установил рекорд самой продолжительной работы двигательной установки в космосе. К 17 августа 2000 года двигатель работал в течение 162 дней в рамках восьмимесячного пути. 22 сентября 2001 года DS1 вошел в кому кометы Боррелли, приблизившись к ядру на 2171 км в 22:29:33. Пролетая со скоростью 16,58 км/с относительно ядра в то время, он прислал некоторые из лучших изображений кометы за всю историю, а также другие важные данные. Ионный двигатель космического аппарата был окончательно выключен 18 декабря 2001 года, он работал в течение 16 265 часов и дал суммарное значение Vхар 4,3 км/с, самое большое значение Vхар, достигаемое космическим аппаратом с собственной двигательной установкой. К этому моменту космический аппарат работал намного дольше запланированного срока службы и заканчивал использовать гидразин для контроля ориентации. Радиоприемник был оставлен на случай, если в будущем будет необходим контакт с космическим аппаратом, хотя попытка связаться с космическим аппарат в марте 2002 года не увенчалась успехом.