Ett konstnärskoncept av Europeiska rymdorganisationens rymdfarkost LISA Pathfinder, utformad för att bana väg för ett uppdrag som upptäcker gravitationella vågor. NASA/JPL utvecklade ett thruster -system ombord. Kredit:NASA
Ett nästa generations teknikdemonstrationsuppdrag har just passerat en stor milstolpe.
Space Technology 7 Disturbance Reduction System (ST7-DRS) är ett system av thrusterar, avancerad flygelektronik och mjukvara som hanteras av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien. Det har flugit på European Space Agency's LISA Pathfinder rymdfarkoster, som lanserades från Kourou, Franska Guyana den 3 december, 2015 GMT (2 december PST). Från och med den 17 oktober, systemet hade loggat ungefär 1, 400 timmars flygtrafik och uppfyllde 100 procent av sina uppdragsmål.
De flesta thrusters är designade för att flytta en rymdfarkost, men ST7-DRS har ett annat syfte:att hålla Pathfinder så stilla som möjligt. Detta gör att rymdfarkosten kan testa teknik som används för att upptäcka gravitationella vågor, vars effekter är så små att det kräver extrem stabilitet för att upptäcka dem.
Hur stabilt är det inte? Stadigt nog att "positionsbrus" - subtila vibrationer i Pathfinders position - inte överstiger 2 nanometer. Det är ungefär diametern på en DNA-spiral. Denna typ av precision behövs för att motverka den största störningen för Pathfinder:trycket från solljus som trycker på rymdfarkosten (cirka 25 mikronwton).
"Här är ett annat sätt att tänka på det:när thrusterna skjuter för fullt gas, de producerar en maximal kraft på 30 mikronewton – motsvarande vikten av en mygga som landar på rymdfarkosten, "sa John Ziemer från JPL, ST7-DRS-system bly. "För att behålla vår exakta position, thrusterna kan styras i steg om 0,1 micronewton, motsvarar vikten av myggens antenn. "
Detta kluster av fyra kolloidpropeller, del av Disturbance Reduction System utvecklat av NASA/JPL, hjälper till att hålla rymdfarkosten LISA Pathfinder extremt stabil. Upphovsman:NASA
Genom att balansera alla störningar på rymdfarkosten kan Pathfinders instrument stanna i nästan perfekt fritt fall. Detta lägger grunden för ett framtida uppdrag av Pathfinder-typ, som kommer att behöva denna typ av stabilitet för att avbryta någon annan kraft än den subtila dragkraften av gravitationella vågor, produceras av supermassiva föremål som svarta hål.
"Denna prestation representerar det sista hindret för utvecklingen av denna mikropropellerteknologi, som projektet har chartrats för att utföra, "sa JPL:s Phil Barela, projektledare för ST7-DRS. "Vår framgångsrika utveckling och demonstration av denna elektrosprayteknik kommer att bana väg för framtida gravitationsvåguppdrag, eller andra uppdrag som kräver exakt kontroll av rymdfarkostens position och pekning. "
Stora rymdobservatorier och rymdfarkoster kan dra nytta av denna teknik, Tillade Barela.
ST7-DRS är ett system med åtta thrusterar placerade på vardera sidan av Pathfinder-rymdfarkosten. Varje thruster avger mikroskopiska vätskedroppar som kallas kolloidelektrospray, som skapas och laddas genom ett elektriskt fält. Dessa joniserade droppar accelereras av ett andra elektriskt fält med en motsatt laddning, som trycker ut dem ur propellern. Kraften i den reaktionen ger "dragkraften" som stabiliserar rymdfarkosten.
Elektrospraymikrotrusrarna utvecklades av Busek Co., Inc., Natick, Massachusetts, med teknisk support från JPL.
"Framgången med ST7-DRS-uppdraget betonar den enorma fördelen med ett av NASA/JPL:s nyckelcharter:att mogna högriskteknologi som kan gynna framtida rymdutforskning, " Sa Barela. "Samarbetet mellan NASA/JPL, ESA, Busek och Goddard Space Flight Center har varit den viktigaste möjliggöraren för detta projekts framgång. "
