| XPNAV-1 | |
|---|---|
| Pulsar | |
| Kund | China Association for Science and Technology |
| Tillverkare | |
| Uppgifter | Testa möjligheten till autonom navigering baserat på användningen av Pulsar-signaler |
| Satellit | Jorden |
| startplatta | Jiuquan |
| bärraket | Lång mars-11 |
| lansera | 9 november 2016, 23:42 UTC |
| COSPAR ID | 2016-066A |
| SCN | 41841 |
| Specifikationer | |
| Vikt | 243 kg |
| Nätaggregat | tvådelat solbatteri |
XPNAV-1 , även kallad Pulsar [1] ( kinesiska trad. 脉冲星试验卫星, pinyin Màichōng xīng Shiyan Weixing ) är världens första navigationssatellit baserad på röntgenpulsarbaserad navigering , förkortning XPNAV). Designad och skapad i Kina. Med hjälp av satellitutrustningen planeras att registrera signaler från 26 röntgenpulsarer och skapa en navigeringsbas utifrån dessa. När man använder de data som satelliten ackumulerat under 5-10 år kommer det i efterhand att vara möjligt att bestämma rymdfarkostens placering i rymden utan kommunikation med jorden [2] . Satelliten från det 5:e forskningsinstitutet i Kinas sammanslutning för vetenskap och teknik väger mer än 200 kilogram och är utrustad med två detektorer. Uppdraget kommer att testa detektorernas funktion i universums bakgrundsljud [3] .
Lanseringen ägde rum den 10 november klockan 07:42 Pekingtid [4] eller den 9 november klockan 23:42 UTC [5] . För uppskjutning i omloppsbana användes en lätt bärraket " Changzheng -11 " (CZ-11 nr Y2). Uppskjutningsplatsen för fasta raketer nr 2 [k 1] användes för uppskjutningen från Jiuquan Cosmodrome . Uppskjutningen genomfördes från en transport- och uppskjutningscontainer monterad på ett självgående hjulchassi. Anpassningen av bärraketen för lanseringen av XPNAV-1-satelliten tog mindre än sex månader. Detta är den andra lanseringen av bärraketen Long March 11 och den första som beställs av ett privat företag [5] .
Huvudsyftet med uppskjutningen var att skjuta upp XPNAV-1-satelliten i omloppsbana. Längs vägen lanserades flera rymdfarkoster i omloppsbana: Xiaoxiang -1 ( kinesisk övning 潇湘一号, pinyin Xiāoxiāng-1 ), Lishui -1 ( kinesisk övning 丽水一号), Pina -2 ( kinesisk övning 皮纳二号, pinyin Pínà-2 ), såväl som KAS-2T ( kinesisk övning 梦想一号) och en uppsättning vetenskaplig utrustning KS-1Q , monterad på bärraketens sista etapp. Xinhua-nyhetsrapporter rapporterade inte om någon ytterligare arbetsbelastning [1] [5] .
Uppskjutningen i omloppsbana var cirka tio minuter. US Strategic Command registrerade XPNAV-1 (och tre andra objekt) i en solsynkron bana med parametrarna:
Satellitens officiella namn är Pulsar Experimental Satellite ( kinesiska: 脉冲 星试验卫星, pinyin màichōngxīng shìyàn wèixīng , pall. maichongxing shian weixing ) ( eng. pulsbaserad röntgennavigering ) .XPNAV ) [5] . Detta namn tillkännagavs några dagar före lanseringen. Dessförinnan inkluderade namnet termen "navigering", som uteslöts under påtryckningar från vetenskapssamfundet [5] .
Huvudmålet med projektet är att testa möjligheten till autonom navigering baserat på nya principer: orientering i solsystemet (och dess omgivningar) med hjälp av pulsarsignaler med en millisekundsperiod . Traditionella metoder är baserade på analysen av Doppler-förskjutningen av radiosignalen som kommer från rymdfarkosten och förutsägelsen av dess positions- och rörelseparametrar baserat på beräkningar [6] . Denna metod är ganska exakt, men kräver användning av markresurser och tid, vilket ökar när rymdfarkosten rör sig bort från jorden. För navigering med hjälp av pulsarer föreslås att man använder signalerna från himlakroppar, vars rörelse i förhållande till solen har studerats tillräckligt. Teoretiskt räcker det att bearbeta signaler från tre kända pulsarer, och användningen av den fjärde signalen gör det möjligt för oss att bestämma den exakta tiden. Noggrannheten för att bestämma platsen i rymden ökar med ökande frekvens av den inspelade signalen. Det är detta tillstånd som får forskare att använda röntgenpulsarsignaler med millisekundsperioder [6] .
Det första försöket att använda pulsarer för navigering var experimentet i USA ( Unconventional Stellar Aspect ) , som utfördes på rymdfarkosten ARGOS ( Advanced Research and Global Observation Satellite ) som lanserades 1999 . I detta experiment gjorde den detekterade strålningen det möjligt att bestämma den exakta tiden, satellitens vinkelhastighet och dess placering (med låg noggrannhet) genom att ställa strålkällan bortom horisonten [7] .
I juni 2017 levererade NASA en uppsättning NICER-utrustning till ISS, som var tänkt att stödja SEXTANT-experimentet. Som en del av experimentet är det planerat att registrera röntgenstrålningen från pulsarer med XTI-instrumentet (tidsreferens tillhandahålls av GPS). Det förväntas att med ett 14-dagars experiment kommer noggrannheten för att fastställa ISS omloppsbana att vara 10 kilometer, och med användning av datorsimuleringsmetoder kommer noggrannheten att nå 5 kilometer [6] .
År 2009 publicerade "chefsdesignern av missionsvetenskapssystemet" - den vetenskapliga chefen och inspiratören av XPNAV-1-projektet - Shuai Ping, tillsammans med personalen på Qian Xuesens rymdteknologilaboratorium, boken "Principer och metoder för Röntgenpulsarnavigeringssystem", där han underbyggde principerna för framtida uppdrag. Projektet föreslogs 2014 [6] .
2015 noterade Shuai Ping att med en tvådagars exponering av en detektor med en yta på 1 m² är det möjligt att bestämma egenskaperna för enhetens rörelse med en noggrannhet på upp till 60 m och en hastighet upp till 0,004 m/s. Men redan den 8 oktober 2016, när han officiellt presenterade projektet, noterade Shuai Ping att mätnoggrannheten gjorde det möjligt att bestämma positionen för den interplanetära stationen med en noggrannhet på tio meter [6] .
Kritik mot projektetDen 20 oktober 2016 noterade Zhang Shuangnan (Institute of High Energy Physics , Chinese Academy of Sciences ) att pulsarnavigering är ett teoretiskt koncept, men inte en praktisk aktivitet. Han betonade också att den faktiska positioneringsnoggrannheten kommer att vara från enheter till tiotals kilometer, och satelliten i sig är ett steg tillbaka mot bakgrund av redan utförda studier. Samtidigt noterade Zhao Ming (Shanghai Observatory of the Chinese Academy of Sciences), som tvivlade på genomförbarheten av tio meters positioneringsnoggrannhet, att rymdnavigering kräver att man löser ett stort antal vetenskapliga och tekniska problem, och att själva forskningen måste utföras bort från jordens gravitationsinflytande [8] .
Under kritik togs ordet "navigering" bort från uppdragets namn, även om det i ett uttalande från Statens förvaltning för försvarsvetenskap, teknik och industri (8 november 2016) noterades att invändningar mot rymdprojekt inte är förvånande och kräver inga åtgärder, eftersom de ligger inom ramen för normal vetenskaplig diskussion [8] .
Utvecklaren av XPNAV-1 är Qian Xuesen Space Technology Laboratory vid China Space Academy of Space Technology; projektledare — Shuai Ping; administrativ chef och chefsdesigner - Xue Lijun. Tillverkaren av enheten är Shenzhen Dongfanghong Aerospace Company [8] .
En av funktionerna i utvecklingen och produktionen av enheten är användningen av en komponentbas på industriell nivå och köp av färdiga kommersiella enheter. Hela tillverkningscykeln tog bara 10 månader, vilket förklaras av användningen av en "kort cykel" av design, produktion och testning av satelliten [8] .
Konstruktionen av enheten är en parallellepiped som väger 243 kg. Satelliten har två röntgendetektorer. Den första är HTPC ( High time-resolution photon Counter ) - en detektor av kollimatortyp monterad på ett kort med en aktiv yta på 2400 cm². Kollimatorn begränsar synfältet till två grader. Tidsupplösning 100 nanosekunder, energiintervall från 1 till 10 keV. Den andra, TSXS ( Time-resolved soft X-ray spectrometer ), har ett fokuserat snedinfallssystem med röntgenspeglar 17 cm i diameter [8] . Denna detektor ger en tidsupplösning på 1,5 µs och en energiupplösning på 180 eV @ 5,9 keV i energiområdet från 0,5 till 10 keV [9] .
Satellitkraftsystemet är baserat på ett enda solbatteri, som består av två sektioner. På grund av solpanelens otillräckliga prestanda kan detektorerna inte arbeta samtidigt. En satellits livscykel är utformad för ett år [8] [9] .
Satelliten är orienterad längs tre axlar. Orienteringssystemet gör det möjligt att positionera instrument med en noggrannhet på två bågminuter och hålla dem i denna orientering i upp till 90 minuter [9] .
Den 19 oktober 2016 levererades satelliten med flyg till kosmodromen. För att transportera satelliten från fabriken till kosmodromen utvecklades en speciell behållare med luftkonditioneringssystem och underhåll av mikroklimat. Behållarens design isolerar satelliten från yttre vibrationer, magnetiska och andra influenser. Inuti hålls en temperatur på 20-25°C och ett konstant tryck [10] .
Experimentet har flera mål [8] :
Observationerna började den 17 november 2016. I februari 2017 kunde satelliten fixa tre objekt: PSR B0531 + 21, PSR B0540-69 och PSR B1509-58 . Till exempel, från och med juni 2017, observerades pulsaren PSR B0531+21 (Krabbanebulosan) av TSXS-detektorn 162 gånger. Den genomsnittliga observationstiden var 39 minuter. Totalt registrerades 5824511 fotoner i området från 0,5 till 10 keV, med en genomsnittlig frekvens på 15,4 registreringar per sekund. Således har det första av de uppsatta målen (bekräftelse av detektorernas funktion under verkliga flygförhållanden) uppnåtts [9] .
| |
|---|---|
|
| |
| Fordon som avfyras av en raket är åtskilda av ett kommatecken ( , ), uppskjutningar är åtskilda av en interpunct ( · ). Bemannade flyg är markerade med fet stil. Misslyckade lanseringar är markerade med kursiv stil. | |