¿Cómo pueden los dos cubesats de MarCO permanecer cerca de InSight de manera confiable durante su viaje de seis meses a Marte?

Después de que InSight se despliegue desde la etapa superior de Centaur en la dirección de avance. los dos cubesats MarCO 6U se desplegarán de lado, con una rotación de 180 grados entre el primero y el segundo, como se muestra en el video MarCO: First Interplanetary CubeSat Mission vinculado en la pregunta. Unos 6,5 meses después, el plan para la misión original de 2016 era que ambos cubesats de MarCO pasaran a unos 3500 km de InSight durante sus propios 7 minutos de terror y trataran de recibir telemetría durante el descenso, el aterrizaje y durante algún tiempo después de Marte. la rotación oculta rápidamente el lugar de aterrizaje de la recepción de radio de la Tierra durante las próximas 13 horas.

Para obtener más información, consulte ¿Por qué la fecha de llegada de InSight a Marte sería fija e independiente de la fecha de lanzamiento?

Esto se muestra en la captura de pantalla de abajo a la izquierda de la presentación Mars Cube One (MarCO) The First Planetary CubeSat Mission de Sami Asmar, investigador principal y Steve Matousek Capture Lead de 2014. Como se muestra en la captura de pantalla de la presentación de 2015 INSPIRE y Más allá de Deep Space CubeSats en JPL por Andrew Klesh, hubo hasta cinco TCM o maniobras de corrección de trayectoria posibles en el camino. La tercera imagen se recorta de la trayectoria InSight actualizada de 2018 que se encuentra en la secuencia de lanzamiento de la misión InSight de la NASA y muestra hasta seis TCM para InSight. La cuarta imagen es una captura de pantalla de MarCO Introducción PPO 2015 .

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PROPULSORES:

Para que esto sea posible, y para mantener fija la hora de llegada a fin de aterrizar en el lugar adecuado, tanto InSight como los dos cubesats de MarCO requerirán propulsores para maniobras de baja delta-v. La siguiente imagen recortada de la entrevista de Hackaday Entrevista: Nacer Chahat diseña antenas para Mars Cubesats muestra los ocho propulsores de gas frío en el extremo 1x2U que mira hacia la Tierra.

Los cuatro interiores apuntan a popa y son para empuje axial, y los pares exterior superior e inferior están ligeramente inclinados hacia abajo y hacia arriba. El uso del par superior/inferior daría como resultado cabeceo hacia abajo/arriba, un par diagonal produciría balanceo y un par izquierdo o derecho produciría guiñada. Consulte también esta respuesta sobre los patrones de los propulsores de la Voyager, aunque es posible que no estén inclinados de la misma manera. (Así que acabo de preguntar ¿Cómo apuntan los propulsores de la Voyager? )

arriba: Recortado de Hackaday . abajo x2: Sistema de propulsor de gas frío, del sistema de propulsión JPL MarCO Micro CubeSat de Vacco .

De acuerdo con la página web y la hoja de datos del sistema :

• MiPS inteligente y autónomo
• Impulso total de 755 N-Seg
• Propulsor R236fa inherentemente seguro y no tóxico.
• 3490 gramos de masa húmeda
• 4 propulsores axiales y 4 RCS 25mN
• Dos interrupciones contra fugas
• Impulsado por microcontrolador

ADC:

Thrust es inútil a menos que sepa cómo apuntarlo, por lo que MarCO también contiene un sofisticado sistema ADCS. Las imágenes son de la página de Spaceflight 101 MarCO – Mars Cube One :

Del vuelo espacial 101 :

Los satélites MarCO están estabilizados en tres ejes a través de un sistema de control y determinación de actitud CubeSat típico basado en varias entradas de determinación de actitud y ruedas de reacción para la actuación. Dado que MarCO no tendrá el campo magnético de la Tierra para trabajar, los torques magnéticos no son una opción para descargar el impulso de las ruedas, lo que requiere la implementación de un sistema de control de actitud de propulsión además de un sistema de propulsión principal para el control de la trayectoria.

La unidad XACT (tecnología de control de actitud flexible) de Blue Canyon fue elegida para la misión MarCO, que incluye un rastreador de estrellas, sensores de medición de inercia, sensores de sol grueso y un conjunto de rueda de reacción de tres ejes para la actuación. La unidad XACT ocupa 0,5 unidades de volumen (10 x 10 x 5 centímetros) y pesa 0,91 kilogramos cuando vuela en su configuración básica, con una precisión de puntería de ±0,003 grados en dos ejes y ±0,007 en el tercero. Utiliza una fuente de alimentación de 12 V, admite velocidades de giro de más de 10 ° por segundo y ha sido clasificado para una vida útil de cinco años en misiones de órbita terrestre baja.

Se necesitaron varias modificaciones en el diseño de línea de base XACT para la misión MarCO e incluyen la adición de un sensor solar grueso y disposiciones para controlar el sistema de propulsión para el control del impulso, facilitado en una unidad funcionalmente separada de un fabricante diferente. También se necesitaron cambios en el software de vuelo para tener en cuenta las trayectorias en el espacio profundo.

Durante la fase de crucero, el Star Tracker es el principal dispositivo de determinación de la actitud, recopilando imágenes del cielo lleno de estrellas que se comparan con un catálogo a bordo de más de 23 000 estrellas para identificar constelaciones conocidas y, a partir de ellas, calcular la orientación precisa de tres ejes de la nave.

El rastreador de estrellas XACT normalmente procesa hasta 64 estrellas guía de hasta 7,5 mag y ofrece cuarterones de actitud a una frecuencia de actualización de cinco por segundo. El sistema de medición inercial se utiliza para propagar el estado de la nave entre las actualizaciones de ST y también proporciona orientación para la descompresión inicial de la nave espacial después de la separación del vehículo de lanzamiento. Una función interesante del XACT Star Tracker es su modo de imagen, capaz de recopilar imágenes en blanco y negro de 1024 x 1280 píxeles.

Comando DSN y Tasa/Rango:

Como cualquier otra nave espacial interplanetaria hasta la fecha, incluida InSight, MarCO no tiene la capacidad de navegar por sí misma. Cada nave espacial MarCO contendrá un transceptor de radio IRIS Cubesat. Según la hoja de datos de radio IRIS del transpondedor de espacio profundo Iris V2.1 CubeSat, contiene tres rutas de RF y admite varias bandas de comunicaciones espaciales estándar.

Un componente fundamental para la navegación es el transpondedor coherente definido por software configurable que recibirá señales de velocidad/alcance de la banda X de la red de espacio profundo a 7,145 - 7,190 GHz y, simultáneamente, las retransmitirá de manera coherente a 8,400 - 8,450 GHz, con un giro coherente relación de frecuencia de 880/749.

De esta manera, la NASA podrá realizar mediciones precisas de la distancia y la velocidad relativa de cada nave espacial a lo largo del viaje, y calcular los comandos de maniobra de propulsión para luego enviarles de vuelta para mantenerlos en curso.

Durante la entrada de InSight en la atmósfera marciana y posteriormente, la nave espacial MarCO recibirá señales de InSight a través de la antena UHF en la parte inferior y las retransmitirá como un transpondedor de "tubo doblado" a la Tierra en banda X a través de la antena de alta ganancia que apunta a la Tierra. .

arriba: Antena de cuadro UHF de MarCO utilizada para comunicarse con InSight, que se muestra en posiciones desplegadas y guardadas. abajo: Antena MarCO de alta ganancia utilizada para comunicarse con el DSN de la Tierra, mostrada en posiciones replegadas y desplegadas. Ambas imágenes de Hackaday .

abajo: Imagen de la página de radio NASA JPL IRIS .

Tienen un sistema de propulsión a bordo.

http://www.cubesat-propulsion.com/jpl-marco-micro-propulsion-system/