RAX-2 - RAX-2
 RAX-2 en construcción
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| Tipo de misión | Investigación auroral |
|---|---|
| Operador |
SRI International University of Michigan |
| ID COSPAR | 2011-061D |
| SATCAT no. | 37853 |
| Propiedades de la nave espacial | |
| Tipo de nave espacial | 3U CubeSat |
| Inicio de la misión | |
| Fecha de lanzamiento | 28 de octubre de 2011, 09:48:02 UTC |
| Cohete | Delta II 7920-10C |
| Sitio de lanzamiento | Vandenberg SLC-2W |
| Contratista | Alianza de lanzamiento unida |
| Fin de la misión | |
| Ultimo contacto | 10 de abril de 2013 |
| Parámetros orbitales | |
| Sistema de referencia | Geocéntrico |
| Régimen | Tierra baja |
| Semieje mayor | 6,964,69 kilómetros (4,327,66 mi) |
| Excentricidad | 0.0203467 |
| Altitud del perigeo | 451 kilómetros (280 mi) |
| Altitud de apogeo | 735 kilómetros (457 mi) |
| Inclinación | 101,71 grados |
| Período | 96.41 minutos |
| Época | 24 de enero de 2015, 22:19:36 UTC |
RAX-2 (Radio Aurora Explorer 2) es un satélite CubeSat construido como una colaboración entre SRI International y estudiantes de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Michigan . Es la segunda nave espacial de la misión RAX . La misión RAX-1 terminó después de aproximadamente dos meses de operación debido a una degradación gradual de los paneles solares que finalmente resultó en una pérdida de energía. Los miembros del equipo RAX aplicaron las lecciones aprendidas del RAX-1 al diseño de una segunda unidad de vuelo, RAX-2, que realiza el mismo concepto de misión del RAX-1 (lanzado en noviembre de 2010) con un rendimiento de bus mejorado y modos operativos adicionales. Las mediciones científicas se mejoran a través de experimentos interactivos con calentadores ionosféricos de alta potencia donde se generará FAI a pedido.
El RAX-2 fue lanzado desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en octubre de 2011 sobre un cohete Delta II .
Diseño de naves espaciales
Con la excepción de los paneles solares, los diseños de RAX-1 y RAX-2 son en gran parte idénticos. RAX-1 y RAX-2 son CubeSats 3U estándar con dimensiones físicas de aproximadamente 10 cm x 10 cm x 34 cm y una masa aproximada de 3 kg. Los satélites cumplen con el estándar 3U CubeSat, de modo que pueden ser lanzados desde Cal Poly P-POD, un contenedor especializado y mecanismo de despliegue por ingenieros de Cal Poly San Luis Obispo que muchos proveedores de lanzamientos pueden adjuntar como cargas útiles secundarias a su lanzamiento. vehículos.
Estrategia de diseño
La estrategia general de diseño de RAX fue hacer uso de componentes comerciales listos para usar (COTS) para reducir el tiempo y el costo de desarrollo. Varios de los subsistemas de RAX constan de un componente comercial central con componentes electrónicos de soporte (alimentación, comunicación por bus, conmutadores, etc.) integrados a su alrededor. Sin embargo, hubo muchos casos en los que los subsistemas debían diseñarse desde cero porque las soluciones COTS no cumplían con los requisitos de la misión. Si bien estas instancias le costaron al equipo una gran cantidad de tiempo y fondos, el beneficio fue el desarrollo de experiencia interna para construir sistemas personalizables para futuras misiones de Michigan. Consulte la sección de subsistemas a continuación para obtener detalles de diseño específicos.
Implementación del diseño
RAX se divide en siete subsistemas, una carga útil, 15 placas de circuito en total, 7 microprocesadores y dos FPGA. Las placas del subsistema están diseñadas según el estándar PC-104 para que cada placa se conecte a otra en el encabezado de 104 pines desde la base del satélite hasta la carga útil. A partir de ahí, las interconexiones individuales van desde la pila de componentes electrónicos hasta el receptor de carga útil. Los rieles de aluminio atraviesan cada esquina de la placa, y los separadores roscados se encuentran arriba y abajo para bloquear cada placa en su lugar. Los cuatro lados largos del satélite están cubiertos con ocho células solares cada uno, dejando los paneles superior e inferior abiertos para las antenas de comunicación y GPS.
RAX-2 es una pila de tres módulos estándar 'CubeSat' que pesan alrededor de 3 kg. La computadora de vuelo es un MSP430 de Texas Instruments, mientras que el procesamiento de datos científicos se realiza con un PXA270 de 520 MHz . Las comunicaciones se realizan mediante un transceptor UHF con velocidades de enlace descendente de 38,4 kbit / s, y un enlace descendente de banda S para datos científicos que proporciona un enlace descendente de 115,2 kbit / s.
Resumen de la misión
El objetivo principal de la misión de RAX-2 es estudiar grandes formaciones de plasma en la ionosfera , la región más alta de nuestra atmósfera. Estas estructuras de plasma, una forma de turbulencia llamada irregularidades alineadas en el campo (FAI), pueden distorsionar las señales de comunicación y navegación, como los sistemas de posicionamiento global (GPS).
Para estudiar FAI, la misión RAX utilizará un gran radar de dispersión incoherente en Poker Flats, Alaska (conocido como PFISR). PFISR transmitirá potentes señales de radio a las inestabilidades del plasma que se dispersarán en el espacio. Durante ese tiempo, la nave espacial RAX estará orbitando por encima y registrando las señales de dispersión con un receptor a bordo. Estas grabaciones de señales serán procesadas por una computadora a bordo y transmitidas a nuestras estaciones terrestres donde los científicos las analizarán. El objetivo de esta misión científica de un año es mejorar nuestra comprensión de la formación de FAI para que se puedan generar modelos de pronóstico a corto plazo. Esto ayudará a los operadores de naves espaciales a planificar las operaciones de su misión en torno a los períodos de interrupción esperada de las comunicaciones.
RAX-2 se basa en la herencia de RAX-1 para continuar con la misión científica; es un reflejo de los estudiantes que aprenden de la experiencia e implementan nuevas tecnologías más inventivas de primera mano. RAX-2 fue desarrollado para corregir el corte de energía y permitir experimentos científicos a intervalos regulares.
Lanzamiento
El RAX-2 se lanzó el 28 de octubre de 2011 como una carga útil secundaria en la misión NPP ( Proyecto Preparatorio NPOESS ) de la NASA. El lanzamiento de CubeSat fue patrocinado por la NASA como parte del programa ELaNa -3. Se lanzó desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en el centro de California en un cohete United Launch Alliance Delta II, volando en la configuración 7920-10. La separación de CubeSat se produjo 98 minutos después del lanzamiento, y las balizas del RAX-2 se escucharon poco después.
Esta fue una misión de carga útil múltiple con otros cinco CubeSats, M-Cubed , AubieSat-1 , DICE-1 , DICE-2 y Explorer-1 .
Ciencia de la misión
El objetivo de la misión RAX es comprender la microfísica que conduce a la formación de irregularidades de plasma alineadas con el campo magnético (FAI), una anomalía conocida por interrumpir las comunicaciones con las naves espaciales en órbita. La misión RAX está específicamente diseñada para medir de forma remota, con una resolución angular extremadamente alta, el espectro k 3-D (transformada espacial de Fourier) de ~ 1 m de escala FAI en función de la altitud, en particular midiendo la alineación del campo magnético de las irregularidades. .
La misión RAX utilizará una red de radares terrestres existentes que dispersarán las señales del FAI para que las mida un receptor en la nave espacial RAX. La nave espacial medirá "radio aurora", o la dispersión de Bragg de FAI que están iluminados con un radar de dispersión incoherente (ISR) de haz estrecho en el suelo. Este método de detección remota se basa en la poderosa relación matemática de que la intensidad de la aurora de radio es proporcional a la irregularidad del espectro k evaluado en el número de onda de Bragg.
El experimento del radar biestático tierra-espacio resuelve en gran medida el espectro k, lo que significa que el volumen de plasma detectado es homogéneo y que la señal recibida contiene un contenido puro de vectores de onda, que son importantes para un análisis preciso del crecimiento y la amortiguación de las ondas. . Además, cada experimento será etiquetado con el campo eléctrico de convección Ec, un impulsor principal de las irregularidades, que será medido (además de los perfiles de altitud de la densidad del plasma y las temperaturas) por el ISR durante un experimento.
La misión RAX es una oportunidad única para cuantificar los procesos del plasma en un volumen de plasma resuelto de manera homogénea con la fuerza impulsora y el efecto medidos de manera efectiva simultáneamente.
Descubrimientos científicos e investigación experimental original
El RAX-2 realizó con éxito la primera medición de la turbulencia de auroras naturales registrada utilizando un receptor de radar de nanosatélites. Los ecos de radar distintivos registrados el 8 de marzo se tomaron con el CubeSat Radio Aurora Explorer (RAX). El nanosatélite RAX midió la turbulencia sobre Fairbanks, Alaska, que fue el resultado directo de una tormenta geomagnética provocada por la erupción solar más grande de los últimos cinco años. La ionosfera de alta latitud de la Tierra, una región de la atmósfera superior asociada con las auroras solares o "luces del norte", se vuelve muy inestable cuando fluyen grandes corrientes durante las tormentas geomagnéticas. RAX fue diseñado específicamente por el SRI y la Universidad de Michigan para medir esta turbulencia auroral desde un punto de vista orbital inaccesible para los radares terrestres tradicionales.
"El descubrimiento del eco del radar RAX ha demostrado de manera convincente que los satélites en miniatura, más allá de su función como herramientas de enseñanza, pueden proporcionar mediciones de alto calibre para la investigación fundamental del clima espacial", dijo Therese Moretto Jorgensen, Ph.D., directora del programa geoespacial en la División de Atmosférico y Geospace Sciences en la National Science Foundation.