Cubesat con una precisión de puntería de 8 segundos de arco: ¿es típico o excepcional?

Acabo de leer en Satnews Daily que:

MinXSS, un CubeSat 3U financiado por la NASA y dirigido por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, requiere una orientación precisa para llevar a cabo sus objetivos científicos. Al integrar una serie de sensores y actuadores espaciales miniaturizados de alto rendimiento, incluidos Nano Star Tracker y Micro Reaction Wheels de BCT, la unidad XACT proporciona control de actitud de vanguardia para naves espaciales pequeñas como MinXSS. La telemetría en órbita de la unidad XACT y la instrumentación independiente de la nave espacial indican un error de puntería en el eje cruzado de 1 sigma mejor que 8 segundos de arco , que es menor que el ancho del Empire State Building visto desde Los Ángeles. (mi énfasis)

¡8 segundos de arco son solo alrededor de 0.002 grados! Por supuesto, un "gran satélite" como un gran telescopio con gran aumento (o alta precisión) puede funcionar mucho mejor, pensé que, en general, los satélites cúbicos de 1U a 3U estaban en el rango de 0,1 a 10 grados, determinado principalmente por un equilibrio entre costo y requisitos

¿Es esto algún tipo de récord para un cubesat de 3U?

nota: el MinXSS (y este y ArXiv ) generalmente apunta al sol para medir espectros de rayos X de baja energía. Entonces, cuando está tomando medidas, no está girando con respecto a las estrellas, como tendría que hacer una nave espacial que apunta a la tierra.

editar: descubrí de dónde podría provenir la necesidad de una alta precisión de puntería.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: GIF creado a partir de fotogramas del video AR1226 M2.5 Flare y CME, 7 de junio de 2011 05:00-13:00 AIA 211/193/171 Compuesto

El detector de rayos X dentro del Amptek X123 (y aquí ) es un solo diodo PIN de silicio, de aproximadamente 500 micrones de espesor, con áreas entre 6 y 25 milímetros cuadrados que se muestran como estándar en el sitio web. También está disponible un colimador estenopeico opcional .

El colimador es en realidad dos orificios separados por unos 37 milímetros, y vienen de serie con un diámetro de 25 micrones. Por lo tanto, es posible que el FWHM pueda ser del orden de 0,04 grados configurado listo para usar, e incluso más estrecho si se elige una distancia mayor entre los orificios. Es posible que puedan señalar la corona o una CME específicamente y registrar un espectro de rayos X suave.

Respuestas (2)

Soy uno de los líderes en MinXSS. Sí, esa es una precisión de puntería inusualmente alta para un CubeSat, pero probablemente no sea un récord. Está a punto de convertirse en un lugar común porque fuimos los primeros en volar el sistema de control y determinación de actitud (ADCS) XACT de Blue Canyon Technologies. Ya hay muchos de ellos listos para volar, incluidos dos en el JPL que volarán a Marte de forma independiente con la misión InSight dentro de aproximadamente un año.

Necesitábamos apuntar mejor en MinXSS de lo que es típico para un CubeSat porque el Sol tiene medio grado de ancho y necesitábamos mantenerlo en nuestro campo de visión de ±4 grados. Obviamente, 8 arcsec es mucho mejor que eso, por lo que es excesivo para nosotros, pero BCT está cerca de nosotros y tenemos una fuerte asociación con ellos y tuvimos que enfocar nuestros esfuerzos de desarrollo en otra parte para asegurar el éxito. ADCS es difícil, por lo que agradecimos que estuvieran lanzando el producto XACT justo en el momento en que lo necesitábamos.

Estamos midiendo espectros de rayos X suaves del sol, por lo que en realidad no obtenemos imágenes del sol en absoluto. Solo debemos asegurarnos de que esté en nuestro campo de visión y que estemos bien. Ahora que hemos demostrado que el XACT funciona incluso mejor de lo que dice la hoja de especificaciones, lo volaremos en muchas misiones futuras que requieren una mayor precisión de puntería que la que se necesitaba en MinXSS.

Excelente respuesta. Bienvenido al sitio!
¡Gracias! Estoy por todo stackoverflow. ¡Me alegro de ver este tema agregado al intercambio!
Ah, ya veo. Había especulado que podría estar apuntando hacia el disco solar para aislar los rayos X que provienen exclusivamente de la corona, pero ahora entiendo que está haciendo un disco solar completo más la integración de la corona. ¡Gracias por tu ayuda!
Por cierto. En estas longitudes de onda (correspondientes a plasma > 1 millón de kelvin), toda la emisión proviene de la corona de todos modos, por lo que incluso en el disco se sigue viendo la corona.
Sí, ahora que lo mencionas, supongo que debería haber sido obvio. En realidad, incluso con solo mirar la imagen en el video en la pregunta, también es bastante obvio. Parece un caparazón o halo de luz alrededor de una gran bola negra.
Uso ese mismo video todo el tiempo en mis presentaciones... es excelente.
Acabo de notar un error menor en la nota de publicación original: en realidad rotamos MinXSS con respecto a las estrellas. Nuestro eje principal de orientación es mantener nuestros instrumentos en el Sol, pero la restricción secundaria es mantener el rastreador de estrellas lo más cerca posible del cenit. Como estamos en órbita, el vector cenital cambia constantemente. De esta forma, la Tierra nunca entra en el campo de visión del rastreador de estrellas.

No estoy seguro de si es un récord, pero definitivamente es una precisión de puntería inusualmente buena para un cubesat. Su rango de 0,1 a 10 grados es bastante típico. Se trata principalmente de requisitos: debido a que los cubesats son físicamente pequeños, no pueden tener antenas de muy alta ganancia que deban apuntarse (5 grados suelen ser suficientes incluso para un enlace descendente de cubesat de alta gama como el transmisor de banda X de 200 MBps de Planet Labs) .

Asimismo, la apertura limitada significa que no suelen tener telescopios u otros instrumentos con campos de visión muy estrechos << 1 grado. Entonces, en general, no hay necesidad de apuntar mejor que un grado más o menos, lo cual se puede lograr fácilmente con magnetómetros de bajo costo, sensores solares, giroscopios MEMS, magnetorquers y ruedas de reacción simples.

Acabo de descubrir cómo MinXSS puede aprovechar esa precisión de puntería; consulte la edición anterior.
¡Sí, los rayos X definitivamente le permitirían obtener un ancho de haz estrecho en una apertura modesta!
Cubesat con una precisión de puntería de 8 segundos de arco: ¿es típico o excepcional?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v