| XPNAV-1 | |
|---|---|
| púlsar | |
| Cliente | Asociación China para la Ciencia y la Tecnología |
| Fabricante | |
| Tareas | Probando la Posibilidad de Navegación Autónoma Basada en el Uso de Señales Pulsar |
| Satélite | Tierra |
| plataforma de lanzamiento | Jiuquan |
| vehículo de lanzamiento | Larga Marcha-11 |
| lanzar | 9 de noviembre de 2016, 23:42 UTC |
| ID COSPAR | 2016-066A |
| SCN | 41841 |
| Especificaciones | |
| Peso | 243 kg |
| Fuentes de alimentación | batería solar de dos secciones |
XPNAV-1 , también llamado Pulsar [1] ( tradicional chino 脉冲 星试验卫星, pinyin Màichōng xīng Shiyan Weixing ) es el primer satélite de navegación del mundo basado en la navegación basada en púlsares de rayos X , abreviado XPNAV ). Diseñado y creado en China. Con la ayuda del equipo satelital, se planea registrar señales de 26 púlsares de rayos X y crear una base de navegación sobre su base. Al utilizar los datos acumulados por el satélite durante 5 a 10 años, posteriormente será posible determinar la ubicación de la nave espacial en el espacio profundo sin comunicación con la Tierra [2] . El satélite del V Instituto de Investigación de la Asociación China de Ciencia y Tecnología pesa más de 200 kilogramos y está equipado con dos detectores. La misión probará el funcionamiento de los detectores en el ruido de fondo del universo [3] .
El lanzamiento tuvo lugar el 10 de noviembre a las 07:42 hora de Beijing [4] o el 9 de noviembre a las 23:42 UTC [5] . Para el lanzamiento en órbita se utilizó un cohete portador ligero de combustible sólido " Changzheng-11 " (CZ-11 No. Y2). El sitio de lanzamiento de cohetes sólidos No. 2 [k 1] se utilizó para el lanzamiento desde el cosmódromo de Jiuquan . El lanzamiento se realizó desde un contenedor de transporte y lanzamiento montado sobre un chasis autopropulsado con ruedas. La adaptación del vehículo de lanzamiento para el lanzamiento del satélite XPNAV-1 llevó menos de seis meses. Este es el segundo lanzamiento del vehículo de lanzamiento Gran Marcha 11 y el primero encargado por una empresa privada [5] .
El objetivo principal del lanzamiento fue poner en órbita el satélite XPNAV-1. En el camino, varias naves espaciales fueron puestas en órbita: Xiaoxiang -1 ( ejercicio chino 潇湘一号, pinyin Xiāoxiāng-1 ), Lishui -1 ( ejercicio chino丽水一号), Pina -2 ( ejercicio chino皮纳二号, pinyin Pínà-2 ), así como KAS-2T ( ejercicio chino梦想一号) y un conjunto de equipos científicos KS-1Q , montados en la última etapa del vehículo de lanzamiento. Los informes de noticias de Xinhua no informaron ninguna carga de trabajo adicional [1] [5] .
La duración del lanzamiento en órbita fue de unos diez minutos. El Comando Estratégico de EE. UU. registró XPNAV-1 (y otros tres objetos) en una órbita sincronizada con el sol con los parámetros:
El nombre oficial del satélite es Pulsar Experimental Satellite ( chino: 脉冲 星试验卫星, pinyin màichōngxīng shìyàn wèixīng , pall. maichongxing shian weixing ) ( ing. X-ray pulsar-based navigation , abbr . .XPNAV ) [5] . Este nombre fue anunciado unos días antes del lanzamiento. Antes de esto, el nombre incluía el término "navegación", que fue excluido bajo la presión de la comunidad científica [5] .
El objetivo principal del proyecto es probar la posibilidad de navegación autónoma basada en nuevos principios: orientación en el sistema solar (y sus alrededores) utilizando señales de púlsar con un período de milisegundos . Los métodos tradicionales se basan en el análisis del desplazamiento Doppler de la señal de radio proveniente de la nave espacial y la predicción de su posición y parámetros de movimiento basados en cálculos [6] . Este método es bastante preciso, pero requiere el uso de recursos terrestres y tiempo, que aumenta a medida que la nave espacial se aleja de la Tierra. Para la navegación con la ayuda de púlsares, se propone utilizar las señales de los cuerpos celestes, cuyo movimiento relativo al Sol ha sido suficientemente estudiado. En teoría, basta con procesar las señales de tres púlsares conocidos, y el uso de la cuarta señal nos permitirá determinar la hora exacta. La precisión de determinar la ubicación en el espacio aumenta con el aumento de la frecuencia de la señal registrada. Es esta condición la que impulsa a los investigadores a utilizar señales de púlsares de rayos X con períodos de milisegundos [6] .
El primer intento de utilizar púlsares para la navegación fue el experimento USA ( Unconventional Stellar Aspect ) , que se llevó a cabo en la nave espacial ARGOS ( Advanced Research and Global Observation Satellite ), lanzada en 1999 . En este experimento, la radiación detectada permitió determinar la hora exacta, la velocidad angular del satélite y su ubicación (con poca precisión) colocando la fuente de radiación más allá del horizonte [7] .
En junio de 2017, la NASA entregó un conjunto de equipos NICER a la ISS, que se suponía que respaldaría el experimento SEXTANT. Como parte del experimento, está previsto registrar la emisión de rayos X de los púlsares con el instrumento XTI (la referencia de tiempo la proporciona el GPS). Se espera que con un experimento de 14 días, la precisión para determinar la órbita de la ISS sea de 10 kilómetros, y con el uso de métodos de simulación por computadora, la precisión alcance los 5 kilómetros [6] .
En 2009, el "diseñador jefe del sistema de ciencia de la misión" - el director científico e inspirador del proyecto XPNAV-1 - Shuai Ping, junto con el personal del Laboratorio de Tecnología Espacial Qian Xuesen, publicó el libro "Principios y métodos de la Sistema de navegación de púlsares de rayos X", en el que fundamentaba los principios de la futura misión. El proyecto fue propuesto en 2014 [6] .
En 2015, Shuai Ping señaló que con una exposición de dos días de un detector con un área de 1 m², es posible determinar las características del movimiento del dispositivo con una precisión de hasta 60 m y una velocidad de hasta 0,004 m/s. Pero ya el 8 de octubre de 2016, al presentar oficialmente el proyecto, Shuai Ping señaló que la precisión de la medición permitió determinar la posición de la estación interplanetaria con una precisión de diez metros [6] .
Críticas al proyectoEl 20 de octubre de 2016, Zhang Shuangnan (Instituto de Física de Alta Energía , Academia de Ciencias de China ) señaló que la navegación púlsar es un concepto teórico, pero no una actividad práctica. También enfatizó que la precisión de posicionamiento real será de unidades a decenas de kilómetros, y el satélite en sí es un paso atrás en el contexto de los estudios ya realizados. Al mismo tiempo, Zhao Ming (Observatorio de Shanghai de la Academia de Ciencias de China), dudando de la viabilidad de la precisión de posicionamiento de diez metros, señaló que la navegación espacial requiere resolver una gran cantidad de problemas científicos y técnicos, y la investigación en sí debe llevarse a cabo. lejos de la influencia gravitatoria de la Tierra [8] .
Bajo críticas, se eliminó la palabra "navegación" del nombre de la misión, aunque en un comunicado de la Administración Estatal de Ciencia, Tecnología e Industria de la Defensa (8 de noviembre de 2016) se señaló que las objeciones a los proyectos espaciales no son sorprendentes y no requieren acción, ya que se encuentran dentro del marco de la discusión científica normal [8] .
El desarrollador de XPNAV-1 es el Laboratorio de Tecnología Espacial Qian Xuesen de la Academia Espacial de Tecnología Espacial de China; supervisor de proyecto: Shuai Ping; jefe administrativo y diseñador jefe - Xue Lijun. El fabricante del dispositivo es Shenzhen Dongfanghong Aerospace Company [8] .
Una de las características del desarrollo y producción del dispositivo es el uso de una base de componentes de nivel industrial y la compra de unidades comerciales listas para usar. Todo el ciclo de fabricación tomó solo 10 meses, lo que se explica por el uso de un "ciclo corto" de diseño, producción y prueba del satélite [8] .
El diseño del dispositivo es un paralelepípedo que pesa 243 kg. El satélite tiene dos detectores de rayos X. El primero es HTPC ( contador de fotones de alta resolución temporal ), un detector de tipo colimador montado en una placa con un área activa de 2400 cm². El colimador limita el campo de visión a dos grados. Resolución de tiempo 100 nanosegundos, rango de energía de 1 a 10 keV. El segundo, TSXS ( Time-resolved soft-ray spectrometer ), tiene un sistema de enfoque de incidencia oblicua con espejos de rayos X de 17 cm de diámetro [8] Este detector proporciona una resolución temporal de 1,5 µs y una resolución energética de 180 eV @ 5,9 keV en el rango de energía de 0,5 a 10 keV [9] .
El sistema de energía del satélite se basa en una sola batería solar, que consta de dos secciones. Debido al rendimiento insuficiente de la matriz solar, los detectores no pueden funcionar simultáneamente. El ciclo de vida de un satélite está diseñado para un año [8] [9] .
El satélite está orientado a lo largo de tres ejes. El sistema de orientación permite posicionar instrumentos con una precisión de dos minutos de arco y mantenerlos en esta orientación hasta 90 minutos [9] .
El 19 de octubre de 2016, el satélite fue entregado por avión al cosmódromo. Para transportar el satélite desde la fábrica hasta el cosmódromo, se desarrolló un contenedor especial con sistema de aire acondicionado y mantenimiento del microclima. El diseño del contenedor aísla el satélite de vibraciones externas, influencias magnéticas y de otro tipo. En el interior se mantiene una temperatura de 20-25°C y una presión constante [10] .
El experimento tiene varios objetivos [8] :
Las observaciones comenzaron el 17 de noviembre de 2016. Para febrero de 2017, el satélite pudo fijar tres objetos: PSR B0531 + 21, PSR B0540-69 y PSR B1509-58 . Por ejemplo, a partir de junio de 2017, el detector TSXS observó el púlsar PSR B0531+21 (Nebulosa del Cangrejo) 162 veces. El tiempo medio de observación fue de 39 minutos. En total se registraron 5824511 fotones en el rango de 0,5 a 10 keV, con una frecuencia media de 15,4 registros por segundo. Así, se ha conseguido el primero de los objetivos marcados (confirmación del funcionamiento de los detectores en condiciones reales de vuelo) [9] .
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| Los vehículos lanzados por un cohete están separados por una coma ( , ), los lanzamientos están separados por un interpunto ( · ). Los vuelos tripulados están resaltados en negrita. Los lanzamientos fallidos están marcados con cursiva. | |