美國宇航局用于研究衛(wèi)星保護(hù)的SET任務(wù)已準(zhǔn)備好發(fā)射

美國宇航局的太空環(huán)境試驗(yàn)臺(SET)將于2019年6月啟動，其任務(wù)是研究如何更好地保護(hù)太空中的衛(wèi)星。SET將乘坐美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室宇宙飛船在美國宇航局位于佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心乘坐SpaceX獵鷹重型太空船。

SET研究空間本身的本質(zhì)- 它不是完全空的，而是充滿了輻射 - 以及它如何影響軌道中的航天器和電子設(shè)備。來自太陽或深空的高能粒子可能會對航天器造成記憶損壞或計(jì)算機(jī)干擾，并且隨著時間的推移會降低硬件性能。SET旨在更好地了解這些影響，以改進(jìn)航天器的設(shè)計(jì)，工程和操作，并避免未來的異常。航天器保護(hù)是NASA使命的關(guān)鍵部分，因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)的Artemis計(jì)劃旨在探索月球及其他地方。

“由于太空輻射是太空任務(wù)遇到的主要危險之一，因此研究提高它們在這些惡劣環(huán)境中生存能力的方法將提高近地任務(wù)的生存能力以及對月球和火星的任務(wù)，”Reggie Eason說，華盛頓NASA總部的SET項(xiàng)目經(jīng)理。

SET的目標(biāo)是將近地空間稱為狹縫區(qū)域：地球上兩條巨大的輻射帶之間的間隙，也稱為范艾倫帶。甜甜圈形的范艾倫腰帶受到地球磁場俘獲的輻射。SET軌道被認(rèn)為是平靜的，但在太陽驅(qū)動的極端太空天氣風(fēng)暴期間會發(fā)生變化。它究竟有多少變化，以及多快，仍然不確定。

邁克爾·西普索斯說：“沒有太多的測量結(jié)果可以告訴我們在插槽區(qū)域有多糟糕。” Xapsos是SET項(xiàng)目科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的兩名成員之一，他們是美國宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的天體物理學(xué)家Yihua Zheng。“這就是我們?nèi)ツ抢锏脑颉Ｔ谖覀儼研l(wèi)星放在那里之前，你必須要知道環(huán)境有多變，”Xapsos說。

槽區(qū)對于衛(wèi)星 - 特別是導(dǎo)航和通信衛(wèi)星 - 是一個很有吸引力的區(qū)域 - 因?yàn)閺拇蠹s12,000英里以上，它不僅提供了相對友好的輻射環(huán)境，而且還提供了廣闊的地球視野。然而，在強(qiáng)烈的磁暴期間，來自外帶的高能粒子可以涌入槽區(qū)域。

SET將調(diào)查槽區(qū)域，提供近地空間中這個特定鄰域的一些首次日常天氣測量。該任務(wù)還研究輻射損壞儀器的細(xì)節(jié)，并測試不同的方法來保護(hù)它們，幫助工程師建造更適合太空飛行的零件。

“現(xiàn)在的電子設(shè)備非常小巧，復(fù)雜，快速，”Xapsos說。設(shè)備越小，輻射損壞越脆弱，預(yù)測其在太空中的性能就越具挑戰(zhàn)性。“SET將使我們能夠更好地了解當(dāng)離子撞擊設(shè)備時會發(fā)生什么，并改善這些擾亂發(fā)生頻率的模型。”

SET研究有兩種輻射損傷。第一種被稱為單一事件效應(yīng) - 也就是說，當(dāng)太陽噴發(fā)加速的高能離子或銀河宇宙射線穿過電子設(shè)備時會發(fā)生什么。這些罷工隨機(jī)發(fā)生，一次發(fā)生一個粒子，并加載帶有額外電荷的電路。結(jié)果可以是數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)二進(jìn)制代碼，例如，將0翻轉(zhuǎn)為1，影響存儲的內(nèi)存或運(yùn)行航天器的程序。許多航天器都可以從這些障礙中恢復(fù)，但最糟糕的是，它們可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰和災(zāi)難性的破壞。

但是這些戲劇性的打擊并不是唯一的問題 - 隨著時間的推移，溫和的輻射也會降低電路性能。被困在輻射帶中的帶電粒子會受到電子設(shè)備的影響，在軌道運(yùn)行的時間越長，它們的性能就會逐漸降低。

SET配備了空間氣象監(jiān)測儀和三個電路板實(shí)驗(yàn) - 每個都不大于明信片 - 來研究這兩種類型的損壞。

用于宇宙輻射環(huán)境劑量學(xué)和充電實(shí)驗(yàn)的CREDANCE是SET的空間天氣監(jiān)測器，用于探測輻射帶中的宇宙射線和粒子。這些原子的高能碎片可以穿透宇宙飛船的墻壁，破壞電子設(shè)備。

兩個電路板實(shí)驗(yàn)也研究單一事件效應(yīng)。商用現(xiàn)貨的COTS-2代表 - 收集有關(guān)單一事件影響的頻率以及如何減輕它們的信息，特別是在專門的計(jì)算機(jī)芯片中。用于劑量測定比對和小型化實(shí)驗(yàn)的DIME簡稱 - 由兩個獨(dú)立的電路板組成，它們共同展示了使用價格合理的商用零件測量空間輻射的六種不同方法。該實(shí)驗(yàn)可以幫助未來的任務(wù)決定監(jiān)測其航天器輻射的最佳方法。

另一個電路板實(shí)驗(yàn)側(cè)重于總輻射劑量。ELDRS是增強(qiáng)型低劑量率靈敏度的縮寫 - 以其研究的神秘性命名：ELDRS效應(yīng)。這就是工程師所說的某些類型的電子設(shè)備在長時間暴露于溫和輻射時所面臨的強(qiáng)烈損害 - 而不是如果同時暴露于相同的總劑量所經(jīng)歷的較小損害。該實(shí)驗(yàn)的信息將有助于改進(jìn)地球上的測試方法，使電子設(shè)備準(zhǔn)備就緒。

SET實(shí)驗(yàn)將共同擴(kuò)展我們對近地空間環(huán)境及其輻射如何影響儀器的理解。“SET數(shù)據(jù)將直接用于改進(jìn)我們的模型，因此我們可以更好地評估未來任務(wù)將遇到的輻射環(huán)境，”戈達(dá)德航空工程師Megan Casey說。模型是選擇和測試任何用于航天的電子設(shè)備的關(guān)鍵組成部分。

SET是空間環(huán)境效應(yīng)(SFx)實(shí)驗(yàn)的一部分，該實(shí)驗(yàn)是美國空軍發(fā)射的示范和科學(xué)實(shí)驗(yàn)(DSX)航天器上的三個實(shí)驗(yàn)之一。

DSX作為太空測試計(jì)劃-2(STP-2)任務(wù)的一部分發(fā)射，由美國空軍太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心(SMC)管理。SET是這次STP-2發(fā)射的四個NASA任務(wù)之一 - 所有這些任務(wù)都致力于改善太空技術(shù)。DSX在發(fā)射后約3.5小時與運(yùn)載火箭分離。

SET是美國宇航局太陽物理觀測站的最新成員。NASA太陽物理學(xué)任務(wù)研究了從太陽到地球和其他行星周圍空間的巨大互聯(lián)系統(tǒng)，以及太陽不斷流動的太陽風(fēng)流的最遠(yuǎn)極限。SET的觀測提供了有關(guān)太陽對我們航天器影響的關(guān)鍵信息，從而可以進(jìn)一步探索太空。