Rele satelliitti (Chang'e 7)

Rele satelliitti
Rele satelliitti
Tyyppi: Rele satelliitti
Maa: Kiinan kansantasavaltaKiinan kansantasavalta Kiinan kansantasavalta
Operaattori: CNSA
Tehtävän päivämäärät
Mitat: 600 kg
Koko: 140 × 140 × 85 cm (kotelo)
Alkaa: 2024 (suunniteltu)
Lähtöpaikka: Wenchangin kosmodromi
Launcher: Pitkä maaliskuu 5
Käyttöaika: 8 vuotta (suunniteltu)
Tila: kehityksessä
Kiertoradan tiedot
Kiertoaika : 12 h
Kiertoradan kaltevuus : 54,8 °
Apogeen korkeus :  8600 km
Perigeen korkeus :  300 km

Rele satelliitin ( Kiinalainen 中繼衛星 / 中继卫星, Pinyin Zhongji Weixing ) on työnimi on releen satelliitti National Space Agency of China , joka alkaa 2024 kanssa Chang'e 7 tehtävänä kuuhun ja rinne 54.8 ° Kuun päiväntasaajaan nähden on sijoitettava voimakkaasti elliptinen kiertorata 300 × 8600 km. Tämän tarkoituksena on mahdollistaa kommunikointi kuun takaosassa olevien operaatiokomponenttien (laskuri, rover, pieni koetin) kanssa.

yleiskatsaus

Kiinan kansantasavallan Kuu -ohjelman neljännen vaiheen, napa -alueen tutkimisen, on määrä alkaa vuonna 2024 . Kuun tukikohdan sijainnin osalta etelänavan Aitken -altaan eteläreuna on jo määritetty kuun toisella puolella. Pekingin avaruusohjauskeskuksen oli vain huolehdittava kahdesta robotista kuun takana (Lander ja Rover Chang'e 4: stä ), mutta neljänteen vaiheeseen oletetaan jopa kymmenen robottia - myös kansainvälisen kuututkimusaseman osalta suunnitellaan kanssa Roskosmos , jotka toimivat siellä samaan aikaan, joka edellyttää monimutkaista tietoliikenneinfrastruktuuriin.

Ensinnäkin rele-satelliitti Elsternbrücke, joka on kiertänyt halo-kiertoradalla maan ja kuun järjestelmän Lagrange-pisteen L 2 ympärillä vuodesta 2018, on tarkoitus täydentää toisella relesatelliitilla. Elsternbrücken etuna on se, että Kiinan syvän avaruusverkon maa -asemien ansiosta , jotka on jaettu ympäri maailmaa, on jatkuva yhteys kuun takaosaan. Haittapuolena on, että halogeeniradat Lagrangen pisteiden L 1 ja L 2 ympärillä ovat luontaisesti epävakaita ja satelliitti kuluttaa siksi 80 g polttoainetta noin 9 päivän välein pienen kiertorajan korjaamiseksi. Tästä syystä uudelle relesatelliitille valittiin erittäin vakaa elliptinen kiertorata itse kuun ympärillä, jossa, koska sen kiertorata, joka on kauimpana kuusta, sijaitsee eteläisen napa -alueen kauempana, näkyvyyttä hyvien kahdeksan tunnin ajan, eli kaksi kolmasosaa sen kahdentoista tunnin kiertorajasta suunnitellun laskeutumisalueen ympärillä.

Tulevaisuutta varten järjestelmää on tarkoitus täydentää toisella tämän tyyppisellä relesatelliitilla, sitten lisäsatelliiteilla eri kiertoradilla, jotta navigointi miehitettyjen laskujen aikana tapahtuu myös maanläheisen Lagrange-pisteen L 1 ympärillä .

rakentaminen

Noin 600 kg painava satelliitti, jonka suunniteltu käyttöikä on vähintään kahdeksan vuotta, perustuu Hangtian Dong Fang Hong Satellite GmbH : n CAST 100 -satelliittibussiin . Sen rakentaa Kiinan avaruustekniikan akatemian suunnitelmien mukaisesti sama ryhmä, jonka ympärillä on pääsuunnittelija Zhang Lihua (张立华, * 1970), joka oli jo vastuussa lähetyssatelliitista Elsternbrücke. Kotelon koko on 140 × 140 × 85 cm ja kaksi aurinkokennon siipiä, joissa on yhteensä kuusi moduulia . Galliumarsenidi - kolminkertainen soluja tuottamaan sähköinen teho 1000 W; Litiumioniakku , jonka varaustila on 90  Ah, on saatavana silloin, kun satelliitti on varjossa .

Toimiva kiertorata

Satelliitti on neljä moottoria, joista jokaisella on työntövoima on vähintään 20 N, sekä kaksitoista asennonhallintalaitteita moottoreita, joista jokainen sisältää 5 N. Kaikki 16 moottorit työn kanssa monergolic rakettipolttoaineella hydratsiinia . Kun satelliitti on saavuttanut toimintaradan, sijainnin ohjaus tapahtuu pääasiassa neljän reaktiopyörän välityksellä , jotka ovat tyydyttymättömiä paikannusmoottoreilla saavutettuaan maksiminopeuden eli pysähtyvät uudelleen. Satelliitissa on kolme tähti -anturia , kaksi inertiamittausyksikköä ja useita digitaalisia aurinkosensoreita suuntautumista varten .

Taittuva parabolinen antenni , jonka halkaisija on 4,2 m ja antennin vahvistus 44 dBi, jota käytetään radioviestintään kuun pinnan kanssa, on otettu Elsternbrückestä . On 10 X-kaistaista kanavaa, joita voidaan käyttää samanaikaisesti radioviestintään alaspäin kuuhun ja 10 kanavaa viestintään ylöspäin satelliittiin. Datansiirtonopeus varten ohjauskomentoja satelliitista robotit on 1 kbit / s, jos robotit vastaanottaa datan kanssa suuntaamaton antenni, ja 1 Mbit / s, jos robotit kohta paraboliantennilla satelliittiin. Vastakkaiseen suuntaan robottien telemetria- ja hyötykuormatiedot voidaan lähettää ylöspäin nopeudella 50 kbit / s, kun käytetään monisuuntaista antennia, ja nopeudella 10 Mbit / s, kun käytetään parabolista antennia. Signaalit demoduloidaan ja dekoodataan satelliitissa .

Toimittamisen hyötykuormadatan maahan asemien Kiinan tiedeakatemia , molemmat robotit kuuhun ja satelliitista itsestään - hän pukeutuu kuin hyötykuorman kuvantamisen partikkelidetektorin tarkkailla Maan magnetosfäärin - K on käytetty bändi. Kanssa nelivaihemodulaatiota , salaus alhaisen tiheyden pariteettitarkistustoiminnot koodi ja kulkuaaltoputkivahvistimia vahvistimen 55 watin lähtötehon, datan siirtonopeus on 100 Mbit / s saadaan aikaan. Tässä käytetty antenni on pieni parabolinen antenni, jonka halkaisija on 60 cm, kardaanisessa ripustuksessa ja joka on asennettu satelliittikotelon maata vastaavalle puolelle. Telemetriatietojen siirto roboteilta ja satelliiteilta Kiinan syvän avaruusverkon sotilasmaa-asemille sekä ohjauskomennot sieltä satelliiteille suoritetaan niin kutsutulla "yhtenäisellä S-kaistalla" Tekniikka "(USB), jossa kaikki tiedot on tallennettu yhdelle Carrier-aallolle, voidaan lähettää S-kaistalla. Satelliitissa on kaksi USB-transponderia ja kuusi monisuuntaista antennia S-kaistalle tätä tarkoitusta varten.

Järjestelmät ovat vuorotellen tarpeettomia. Siten, telemetrian ja ohjaussignaalit voidaan myös käyttää K pettäessä S-kaistan järjestelmän siirto nauha, ja kun K -kaistan signaaleja kesällä sadekauden kohdistuu voimakkaita vaimennus vesipisaroiden maanpäällisen hyötykuormatiedot voidaan lähettää myös S-kaistan kautta, mutta pienemmällä tiedonsiirtonopeudella. Samanlaisia satelliittinavigointijärjestelmän , niin sanottu " saapumisaika ", eli ajonaikainen mittauksen signaalien osapuolten välille tiedonannossa, käytetään määrittämään niiden asema kiertoradalla tai pinnalla kuun suurella tarkkuudella .

Käytä radioteleskooppina

Satelliitissa käytettävän CAST-100-väylän suuntaa voidaan muuttaa 30 ° alle 10 minuutissa. Siksi 4,2 m: n antennia on tarkoitus käyttää radioteleskooppina niiden neljän tunnin aikana, jonka satelliitti viettää kullakin kiertoradalla kuun pohjoisnavan päällä. Tätä varten kohdistustarkkuus oli kaksinkertaistettava 0,1 °: sta alle 0,05 °: een tai 170 kaarisekuntiin . Satelliittia on tarkoitus käyttää yhdessä maanpäällisten teleskooppien kanssa pitkän kantaman interferometriaan , jonka perustaso on 400 000 km. Halutaan määrittää Linnunradan ulkopuolisten radiolähteiden sijainti ja koostumus , mutta myös - osana Kiinan syvän avaruuden verkkoa - avaruusalusten, kuten asteroidikoettimen Tianwen -2, sijainti .

Radioteleskooppia varten antenniin on asennettu jäähdytetty X-kaistainen vastaanotin taajuusalueelle 8–9 GHz, jonka kohinalämpötila on alle 50  K ja neljä valittavaa kaistanleveyttä (64, 128, 256 ja 512 MHz). Jotta satelliitin ja maanpäällisen radioteleskoopin välinen siirtoaika voidaan määritellä tarkasti tietylle signaalille ja siten voidaan laskea radiolähteen tai avaruusaluksen sijainti (satelliitin sijainti voidaan määrittää tarkkuudella 30 m), satelliitti on atomikellon enintään poikkeama 10 -12 sekunnissa tai 10 -14 päivässä. Vastaanottimen ja kellon massa on yhteensä 45 kg ja niiden keskimääräinen virrankulutus on 220 W.

Rele -satelliittien vertailu

Tässä on vertailu joihinkin kahden kuun relesatelliitin indikaattoreihin:

Harakan silta Rele satelliitti
bussi CAST 100 CAST 100
Lähtömassa 449 kg 600 kg
Virtalähde 4 aurinkomoduulia, yhteensä 780 W. 6 aurinkomoduulia, yhteensä 1000 W
akku 45 Ah 90 Ah
kiertorata eteläisen haloradan kiertoradalla noin L 2
z amplitudi 13 000 km		 elliptinen kiertorata kuun ympärillä 54,8 °
300 × 8600 km
Kiertoradan aika 14 päivää 12 tuntia
Näkölinja robotille aina 8 tuntia 12 tunnista
Robottien määrä 2 10
Antennit X-kaistainen paraboliantenni 4,2 m
S-kaistainen spiraaliantenni		 X-kaistainen paraboliantenni 4,2 m
6 S-kaistainen suuntaamaton antenni
K a -kaistainen parabolinen antenni 0,6 m
Satelliitti kuu X-kaista 125 bit / s X-kaista 1 kbit / s
Kuun satelliitti X-kaista 555 kbit / s X-kaista 10 Mbit / s
Satelliittimaa S-kaista 4 Mbit / s K a -kaista 100 Mbit / s
alkaa 2018 2024 (suunniteltu)
Toiminnan loppu 2026 (odotettu) 2032 (odotettu)

Yksilöllisiä todisteita

  1. ^ A b c d Zhang Lihua: Kiinan Lunar Relay -viestintäsatelliitin kehitys ja näkymä. (PDF; 3,12 Mt) Julkaisussa: sciencemag.org. 27. huhtikuuta 2021, käytetty 8. elokuuta 2021 .
  2. ↑ 嫦娥 七号 将 着陆 着陆 南极 ， ， 喜鹊 号 中继 实现 月 地 通信 ， 其？？？？？ In: ednchina.com. 28. elokuuta 2020, käytetty 7. elokuuta 2021 (kiina).
  3. ↑ 刘磊 et ai.:地 月 平 动 点 中继 应用 轨道 维持. Julkaisussa: jdse.bit.edu.cn. 20. lokakuuta 2015, käytetty 8. elokuuta 2021 (kiina).
  4. ↑ bussi CAST 100. Julkaisussa: cast.cn. 2. helmikuuta 2021, käytetty 8. elokuuta 2021 .
  5. ↑ 宋 猗 巍: 关于 开展探 月 工程 四期 嫦娥 七号 任务 载荷 竞争 择优 的 的 通知. Julkaisussa: clep.org.cn. 27. elokuuta 2020, käytetty 9. elokuuta 2021 (kiina).