تسوبامي (القمر الصناعي)

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
صورة ثلاثية الأبعاد لقمر تسوبامي الصناعي

كان تسوبامي قمرًا صناعيًا صغيرًا طُوِّر بواسطة معهد طوكيو للتكنولوجيا وجامعة طوكيو للعلوم ، انطلاقًا من فكرة تصميمية لطلاب في عام 2004. [ 1 ] صُمِّم القمر الصناعي لعرض تقنيات جديدة للتحكم السريع في الاتجاه، ورصد انفجارات أشعة غاما ، ومراقبة الأرض. [ 2 ] اسم تسوبامي يعني "سريع" باللغة اليابانية، وقد اختير نظرًا لنظام التحكم التجريبي في الاتجاه، واستحضارًا لمرصد أشعة غاما آخر، وهو مهمة سويفت لانفجارات أشعة غاما ، [ 3 ] التي أُطلِقت بعد فترة وجيزة من نشر التصميم الأولي لتسوبامي في عام 2004. [ 4 ]

أُطلق القمر الصناعي تسوبامي مع أربعة أقمار صناعية أخرى من قاعدة ياسني الفضائية على متن صاروخ دنيبر في 6 نوفمبر 2014. [ 5 ] وُضع في مدار متزامن مع الشمس  على ارتفاع 500 كيلومتر . بعد أسبوع من الإطلاق، أُبلغ عن مشاكل في أجهزة الاتصال، وانقطع الاتصال بالقمر الصناعي بعد ثلاثة أشهر من جهود الاستعادة. [ 1 ]

أهداف

تضمنت مهمة تسوبامي أهدافًا هندسية وعلمية. تمثلت الأهداف الهندسية الرئيسية في إثبات نجاح استخدام جيروسكوبات عزم تحكم مدمجة جديدة لإجراء تغييرات سريعة في وضعية المركبة الفضائية ، وإثبات فعالية كاميرا بصرية مدمجة بدقة 14 مترًا. بالإضافة إلى هذه الأهداف الهندسية، تضمنت المهمة هدفًا علميًا رئيسيًا يتمثل في رصد الظواهر العابرة عالية الطاقة، مثل انفجارات أشعة غاما ، باستخدام قياس استقطاب الأشعة السينية الصلبة . [ 6 ] [ 7 ] كما تضمنت المفاهيم الأولية للمهمة تجارب للتحكم في تشكيل الحبل [ 6 ]، ولكن يبدو أن هذا الهدف قد أُسقط من التصميم النهائي.

تاريخ

أطلق مختبر ماتوناغا لأنظمة الفضاء في معهد طوكيو للتكنولوجيا عدة أقمار صناعية صممها الطلاب قبل إطلاق القمر الصناعي تسوبامي، بما في ذلك كيوت-1 في عام 2003، وكيوت-1.7 + إيه بي دي في عام 2006، وكيوت-1.7 + إيه بي دي 2 في عام 2007. [ 6 ] وقُدّمت التصاميم الأولية لمهمة تسوبامي في مسابقة تصميم أقمار صناعية طلابية عام 2004، حيث فازت بالجائزة الكبرى. [ 8 ] وكان تسوبامي أحد أربعة أقمار صناعية صغيرة أُطلقت على متن القمر الصناعي أسنارو 1. وانطلقت المهمة من قاعدة ياسني الفضائية على متن صاروخ دنيبر في 6 نوفمبر 2014. [ 5 ] ووُضع القمر في مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع  500 كيلومتر . [ 1 ]

كان من المتوقع في البداية أن تستمر مهمة تسوبامي لمدة عام واحد. وقد كانت النتائج الأولية لمرحلة الفحص، حيث يتم تفعيل الأجهزة والتحقق من الوظائف الحيوية، إيجابية، ولكن بعد أسبوع من الإطلاق، لوحظت مشاكل في مستقبل أوامر الترددات اللاسلكية (في نطاق بث FM ). لاحقًا، ظهرت مشاكل في معدل دوران القمر الصناعي، واتصالات النطاق S ، ومستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وجهد البطارية ودرجة حرارتها. بعد حوالي ثلاثة أشهر من الإطلاق، انقطع الاتصال تمامًا بسبب عطل في جهاز الإرسال والاستقبال ذي الموجة المستمرة . وكشف التحليل اللاحق للاتصالات مع القمر الصناعي وإعادة إنتاج المشكلة في المختبر أن فقدان الاتصال النهائي وبعض المشاكل الأخرى كان بسبب عطل في محول التيار المستمر . كما كشف تحليل الأعطال عن العديد من المشاكل الأخرى وعيوب التصميم. [ 1 ]

وصف

كان هيكل القمر الصناعي عبارة عن منشور مستطيل بأبعاد 45 سم × 45 سم × 56 سم (1.48 قدم × 1.48 قدم × 1.84 قدم) ، مُجمّع من هيكل داخلي من ألواح معدنية وغطاء خارجي من شبكة بوليمر مُقوّى بألياف الكربون . بلغت كتلة المركبة الفضائية حوالي 49 كجم (108 رطل) . [ 7 ]            

احتوت كلٌّ من الجيروسكوبات المصغرة للتحكم في العزم، التي عُرضت في تسوبامي، على دولاب موازنة دوار يُدار بواسطة محرك متزامن ، ومحرك خطوي واحد يتحكم في محور الدوران . رُتِّبت هذه الجيروسكوبات على شكل هرم. بلغ  قطر دولاب الموازنة 7.35 سم ووزنه 1  كجم. بالإضافة إلى جيروسكوبات التحكم في العزم، استُخدم مُحرك مغناطيسي للتحكم في الوضع. [ 3 ] استخدم نظام الملاحة وتحديد الوضع عددًا من أجهزة الاستشعار، بما في ذلك ستة مستشعرات شمسية ، ومقياس مغناطيسي ثلاثي الاتجاهات ، وثلاثة جيروسكوبات MEMS ، وجهازَي تتبع نجوم . احتوت مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة الميدانية على برنامج أنظمة تحديد الوضع والتحكم فيه. [ 9 ]

كان لدى القمر الصناعي "تسوبامي" أنظمة اتصالات متعددة للتغلب على قيود أجهزة الراديو المتوفرة على الأرض. وكما هو الحال في الأقمار الصناعية الأخرى التي طورها مختبر أنظمة الفضاء في معهد طوكيو للتكنولوجيا، احتوى "تسوبامي" على مستقبل يعمل بنطاق FM وجهاز إرسال بترددات فائقة العلو للتواصل مع المحطة الأرضية التابعة للجامعة. وكان جهاز الإرسال يبث باستمرار بعد الإطلاق لتمكين هواة الراديو من المساعدة في تتبع القمر الصناعي. ونظرًا لأن حجم البيانات المتوقع أن ينتجه "تسوبامي" (بمقدار عشرات الميغابايتات) لم يكن بالإمكان بثه بسرعة بواسطة جهاز الإرسال اللاسلكي، فقد تم تضمين جهاز إرسال واستقبال إضافي يعمل بنطاق S ، على الرغم من عدم توفر هوائي بنطاق S للجامعة في ذلك الوقت؛ وكان الأمل معقودًا على أن تسمح جامعة فوكوي للتكنولوجيا باستخدام هوائي مكافئ بطول 10 أمتار بعد الإطلاق. وقد تبين أن سوء تصميم الهوائيات في "تسوبامي" كان سببًا محتملاً للعديد من الأعطال التي حدثت في المدار. وعُزيت أولى مشكلات الاتصال التي لوحظت إلى تداخل الموجات الراديوية المنعكسة عن الألواح الشمسية. وعزت حالات الفشل اللاحقة إلى عطل في محول التيار المستمر الذي يزود أنظمة الاتصالات بالطاقة. [ 1 ]

الآلات الموسيقية

تطلّب الهدف العلمي الأساسي، وهو قياس استقطاب انفجارات أشعة غاما، جهازين. استُخدمت أجهزة رصد الانفجارات واسعة المجال (WBMs) للمساعدة في رصد الأحداث وتحديد مواقعها، ما يسمح بتوجيه المركبة الفضائية في الاتجاه الصحيح، بينما صُمّم مقياس استقطاب كومبتون للأشعة السينية الصلبة (HXCP) لإجراء عمليات الرصد بعد توجيه المركبة بشكل صحيح. [ 10 ] وُضعت خمس وحدات WBM في مواقع متفرقة على متن مركبة TSUBAME. كل وحدة WBM عبارة عن بلاطة من وميض يوديد السيزيوم . عند رصد زيادة في معدل العد بواسطة واحد أو أكثر من الومضات، يُحدد المعالج الرئيسي الاتجاه، ويُفعّل أنظمة التحكم في القمر الصناعي. [ 3 ] يستطيع مقياس استقطاب كومبتون للأشعة السينية الصلبة (HXCP) قياس استقطاب الفوتونات من 30 إلى 200 كيلو إلكترون فولت. ويتألف من بلاطات من وميض بلاستيكي لتشتيت الفوتونات الساقطة، وأنابيب مضاعفة ضوئية، وميض ثانٍ قائم على يوديد السيزيوم يُستخدم كممتص. تم تثبيت كل بلاطة وميضية على صمام ثنائي ضوئي انهياري ، يحول الفوتونات إلى إشارة كهربائية. وللحد من الضوضاء الخلفية، أُحيط جهاز HXCP بدرع مركب معدني، ويمكن مقارنة ومعالجة التزامن بين المادتين الوميضيتين بواسطة حواسيب مدمجة. [ 10 ] طُوّرت الكاميرا البصرية من قِبل جامعة طوكيو للعلوم. وكانت دقتها الأرضية 14 مترًا لكل بكسل، ويمكنها التقاط ما يصل إلى خمس صور في الثانية الواحدة. [ 3 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 ياتسو، يويتشي؛ كاواي، نوبويوكي؛ ماتسوشيتا، ماسانوري؛ كواجيري، شوتا؛ تاوارا، كيوسوكي. أوتا، كي؛ كوجا، ماسايا؛ كيمورا، شينيتشي. "ما تعلمناه من القمر الصناعي "Tsubame" الذي يزن 50 كجم من شركة طوكيو تك" . Digital Commons-USU . جامعة ولاية يوتا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  2. ↑ كريبس، غونتر. "تسوبامي" . space.skyrocket.de . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  3. 1 2 3 4 "تسوبامي - المركبات الفضائية والأقمار الصناعية" . رحلات الفضاء 101. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  4. ^ "ガンマ線バスト硬Ｘ線偏光観測衛星 TSUBAME" . www.hp.phys.titech.ac.jp (باللغة اليابانية). معهد طوكيو للتكنولوجيا. 6 نوفمبر 2014 . تم الاسترجاع في 19 أغسطس 2019 .
  5. 1 2 "ناسا - NSSDCA - المركبة الفضائية - التفاصيل" . nssdc.gsfc.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  6. 1 2 3 نايشيدا، جونيتشي؛ تسوبوكو ، يوشيهيرو (6 مايو 2007). "القمر الصناعي التجريبي للتكنولوجيا التابع لشركة طوكيو للتكنولوجيا "تسوبامي""( ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 5 مارس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  7. 1 2 "تسوبامي - دليل بوابة الفضاء الإلكتروني - مهمات الأقمار الصناعية" . directory.eoportal.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2019 .
  8. ↑ "مسابقة تصميم الأقمار الصناعية - 12 سنة مسابقة تصميم الأقمار الصناعية" . www.satcon.jp (باللغة اليابانية).
  9. ↑ هاو، تينغ؛ ماتوناغا، سابورو (مارس 2016). "نهج جديد للتحكم بالنمط الانزلاقي للمناورة السريعة للوضع باستخدام جيروسكوبات عزم التحكم". مجلة هندسة الطيران والفضاء . 29 (2): 06015001. doi : 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000537 .
  10. 1 2 تويزومي، تي؛ إينوموتو، T.؛ ياتسو، Y.؛ ناكاموري، T.؛ كاواي، ن.؛ إيشيزاكا، ك.؛ مؤتة، أ.؛ موريشيتا، ه.؛ أكياما، ك.؛ كيسا، ن.؛ إيناجاوا، إس؛ كاواكوبو، م. نيشيدا، J.؛ ميزونوما، S .؛ ماتسوناجا، س. كاتاوكا، ج. (يناير 2011). "تطوير القمر الصناعي الصغير "تسوبامي"". Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures . 43 (3): 685–688 . Bibcode : 2011PhyE...43..685T . doi : 10.1016/j.physe.2010.07.029 .