Le spectromètre de masse ionique neutre et le vol de rechange sont présentés ici avant leur livraison en vue du lancement de Dellingr. Crédit :NASA
Le voyage inaugural de Dellingr est accompagné d'une suite de technologies miniaturisées développées par la NASA - une pas plus grande qu'un ongle - qui, dans de nombreux cas, ont déjà fait leurs preuves lors de démonstrations suborbitales ou spatiales, renforcer la confiance qu'ils fonctionneront comme prévu une fois en orbite.
Des scientifiques et des ingénieurs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, construit tous les instruments, principalement avec le financement de programmes de recherche et développement.
Spectromètre de masse ionique neutre
Le spectromètre de masse ion-neutre, développé par le chercheur principal de Goddard Nikolaos Paschalidis et son équipe en moins d'un an, est un instrument compliqué conçu pour échantillonner les densités d'espèces d'atomes neutres et ionisés dans l'atmosphère. Au cours de la mission Dellingr, il mesurera l'ionosphère équatoriale, la couche atmosphérique qui affecte la transmission des ondes radio.
L'équipe a initialement piloté l'instrument lors d'une précédente mission CubeSat. Bien que l'instrument ait recueilli de « beaux » comptes de composition ionique de l'hydrogène, hélium, et de l'oxygène, le bus CubeSat s'est avéré peu fiable et la mission a été abandonnée six mois après le lancement, dit Paschalidis.
« Le plan immédiat avec Dellingr est de prouver de manière approfondie la fonctionnalité de l'instrument. En supposant que tout se passe bien, nous voulons collecter le plus de données possible, calibrer pour l'attitude et l'emplacement de l'engin spatial, analyser les données, et tracer la composition et les densités d'ions et de neutres en fonction de l'orbite. C'est en soi un ensemble de données unique, " ajouta Paschalidis.
Les chercheurs principaux Eftyhia Zesta et Todd Bonalsky ont créé des systèmes de magnétomètre à flèche et sans flèche pour Dellingr. Ils sont illustrés ici dans l'installation d'étalonnage magnétique de Goddard pendant les tests magnétiques de Dellingr. Crédit :NASA/W. Hrybyk
Systèmes de magnétomètre à flèche et sans flèche
Deux systèmes magnétométriques miniaturisés, développé par les chercheurs principaux de Goddard Eftyhia Zesta et Todd Bonalsky, ont également été démontrés avec succès plus tôt cette année à bord d'une mission de fusée-sonde de Poker Flats, Alaska. Sur Dellingr, ces instruments devraient montrer une amélioration spectaculaire de l'exactitude et de la précision des magnétomètres miniaturisés en utilisant une technique jamais essayée auparavant impliquant des systèmes à flèche et sans flèche.
Cette technique d'observation comprend un magnétomètre de la taille d'une vignette positionné à l'extrémité d'une flèche déployable et quelques capteurs positionnés à l'intérieur de Dellingr. Le but des capteurs internes est de mesurer les champs magnétiques, ou "bruit, " générés par les coupleurs de l'engin spatial, panneaux solaires, moteurs, et d'autres matériels. Des algorithmes sophistiqués créés par l'équipe de Zesta analyseront ensuite les données des magnétomètres externes et internes pour soustraire le bruit généré par les engins spatiaux des données scientifiques réelles.
"CubeSats, comme n'importe quel vaisseau spatial, sera bruyant; ils sont magnétiquement impurs, " Zesta a expliqué, ajoutant que pour éviter le problème dans les engins spatiaux plus traditionnels, le magnétomètre est placé au bout d'une longue perche. « Même avec une flèche d'un mètre (trois pieds), à moins qu'il n'existe un programme de propreté magnétique, vous devrez utiliser des algorithmes pour vous débarrasser du bruit des bus. Les algorithmes sont le seul moyen d'obtenir une valeur scientifique de vos données. »
Il s'agit d'un dessin technique de l'assemblage de réduction pour les nanosatellites déployables, ou DANY, qui range les antennes, panneaux solaires, flèches de magnétomètre, et même des parasols sur CubeSats. Crédit :NASA
En comparaison, le Dellingr la flèche ne mesure qu'environ 22 pouces de long et n'est pas magnétiquement propre, dit Zesta. "Nous devions absolument développer des algorithmes de suppression du bruit si nous voulions obtenir des données scientifiques utiles."
Le Diminutif DANY
Le déploiement de la perche du magnétomètre et de l'antenne UHF est un dispositif miniaturisé appelé l'assemblage réduit pour les nanosatellites déployables, ou DANIEL. Créé par le technologue Luis Santos, il agit comme un extracteur de broches.
Il fonctionne un peu comme un loquet de porte de voiture. Apposé à l'extérieur de Dellingr, il maintient la perche et l'antenne en place pendant le lancement puis, sur commande, applique un courant qui active un élément chauffant, ce qui fragilise un dispositif en plastique maintenant les goupilles de retenue. Une fois que Dellingr atteint sa date de naissance prévue, le satellite active l'élément chauffant et les éléments déployables s'ouvrent pour commencer les opérations.
Le capteur de soleil Goddard Fine, créé avec le financement du programme de recherche et développement interne Goddard, fournira des données d'orientation pour les instruments de Dellingr. Crédit :NASA
Capteur de soleil Goddard Fine
Une autre technologie faisant le premier vol de Dellingr est le Goddard Fine Sun Sensor, ou GFSS, conçu spécifiquement pour les CubeSats. Le dispositif montable sur panneau recueillera des données numériques orientant les instruments embarqués vers le soleil. Comme pour les autres instruments Dellingr, des améliorations sont en cours. Le chercheur principal Zachary Peterson tire les leçons des efforts de Dellingr pour améliorer la précision du GFSS et réduire sa consommation d'énergie. D'autres opportunités de vols sont prévues.
Technologie de contrôle thermique
En plus de recueillir ou de permettre la collecte de données scientifiques, Dellingr fera la démonstration de la technologie. La chercheuse principale Allison Evans miniaturise une ancienne technologie de contrôle thermique qui ne nécessite aucune électronique et se compose de persiennes qui s'ouvrent ou se ferment, un peu comme les stores vénitiens, selon qu'il s'agit de conserver ou d'évacuer la chaleur. Pendant le vol, elle veut prouver que les persiennes fonctionneront comme prévu dans un environnement spatial.
La chercheuse principale Allison Evans a réutilisé une ancienne technologie de contrôle thermique spécifiquement pour la plate-forme CubeSat. Crédit :NASA/W. Hrybyk
L'appareil se compose de plaques avant et arrière, volets, et ressorts. La plaque arrière est peinte en blanc, peinture hautement émissive et la plaque avant et les volets sont en aluminium, qui ne sont pas aussi émissifs. Les ressorts bimétalliques font tout le travail. Ils sont constitués de deux types de métaux différents. Attaché à la plaque arrière hautement émissive, les ressorts se déplient si l'un des métaux devient trop chaud, forcer les volets à s'ouvrir. Quand le printemps se refroidit, il reprend sa forme d'origine et les rabats se ferment.
Pour la démonstration Dellingr, Evans pilote une seule combinaison volet/ressort pour aider à faire évoluer la technologie en vue de futures missions où les volets thermiques miniatures feraient partie intégrante de la conception thermique. "Une mission avec un instrument sensible à la température ou un composant qui ne dégage qu'occasionnellement des quantités importantes de chaleur serait un bon candidat pour cette technologie, " elle a dit.
