RainCube، رادار بارش باند Ka در ماهواره مکعبی ۶ واحدی
تجهیزات راداری اغلب به دلیل اندازه، وزن و توان زیاد، برای پلتفرمهای ماهواره کوچک مناسب نبوده است. آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL)، معماری رادار جدیدی که مناسب فاکتور فرم ۶ واحدی باشد توسعه داده است. ماموریت RainCube دو فناوری کلیدی را در محیط فضا ارزیابی خواهد کرد که شامل یک رادار پروفایلینگ بارش که ۳ واحد را اشغال میکند و یک آنتن سهموی بازشونده است که در ۱/۵ واحد جا میگیرد. باس فضاپیما توسط سامانههای نانوماهوارهای تیواک توسعه داده شده است که مسئول یکپارچهسازی و آزمون سامانه پرواز و عملیات ماموریت است.
RainCube یک ماموریت ماهواره مکعبی ۶ واحدی، بین آزمایشگاه پیشرانش جت و سامانههای نانو ماهواره تیواک است.
هدف این ماموریت، توسعه، پرتاب و عملیات یک محموله رادار پروفایلینگ بارش با نشانهروی ندیر در ۳۵.۷۵ GHz است. این ماموریت معماری جدید برای رادارهای باند Ka و طراحی آنتن فرافشرده بازشونده باند Ka را در محیط فضا ارزیابی میکند.
همچنین RainCube امکان یک محموله راداری روی یک پلتفرم ماهواره مکعبی را نمایش میدهد. محموله رادار حاصل تکامل دو فناوری قبلی تحقیق و توسعه JPL شامل رادار اتمسفری مینیاتوری شده باند Ka (miniKaAR) و آنتن بازشونده سهموی باند Ka نیم متری (KaPDA) است. JPL قراردادی با تیواک برای توسعه باس فضا پیما، تجمیع محموله و عملیات فضا پیما، بسته است.
RainCube در سال ۲۰۱۶ توسط برنامه آغازگر پرتاب کیوب ست (CSLI) ناسا، برای پرتاب به عنوان بخشی از برنامه ELaNa برگزیده شد. این فضا پیما در تاریخ ۲۱ می ۲۰۱۸ توسط ELaNa-۲۳ پرتاب شد.
برای جا دادن رادار در حجم کوچک یک ماهواره مکعبی ۶ واحدی، RainCube از تکنولوژی جدیدی که از سادهسازی و کوچک کردن زیرسیستمهای رادار به دست آمده است استفاده میشود. این معماری همچنین تعداد اجزا، مصرف توان و جرم را به اندازه بیش از یک برابر با توجه به رادارهای فضاپایه موجود کاهش میدهد.
در حال حاضر قابلیتها پروفایلینگ بارش محدود به چند تجهیز نصب شده روی تجهیزات LEO بزرگ است. این تجهیزات نمیتوانند تفکیکپذیری کافی برای مشاهده تکامل پدیدههای آب و هوا در مقیاس زمانی کوتاه ارائه دهند و نهایتا موجب بهبود مدلهای هواشناسی شوند.
RainCube اولین نمایش چیزی است که میتواند به صورت منظومهای از تجهیزات پروفایلینگ بارش در فاکتورفرم ماهواره کوچک قرار گیرد. در شکل ۱ زیرسامانه الکترونیک رادار در کادر زرد و آنتن باز شونده در کادر سبز نشان داده شده است که داخل بدنه تجمیع شدهاند. محموله، آزمونهای کیفی ارتعاش و خلاء حرارت را در JPL گذرانده است.
|
|
| شکل ۱- زیربخش الکترونیک رادار در کادر زرد و آنتن باز شونده |
شکل ۲ اجزای کلیدی آنتن راداری (KaRPDA) را نشان میدهد. دقت رادار مستقیما به دریچه آنتن بستگی دارد. RainCube از آنتنی استفاده میکند که ازبلندترین بعد فضاپیما بزرگتر است.
|
|
| شکل ۲- اجزای کلیدی آنتن راداری (KaRPDA) |
مراحل گسترش آنتن نیم متری از یک سیلندر با قطر ۱۰ سانتیمتر در شکل ۳ نشان داده شده است.
|
|
| شکل ۳- مراحل گسترش آنتن نیم متری از یک سیلندر با قطر ۱۰ سانتیمتر |
شکل ۴ نمایش انفجاری اویونیک ارائه شده توسط تیواک است که سیستم مدیریت داده و فرمان مرکزی و تعیین موقعیت و کنترل است را نشان میدهد. برای RainCube، کویلهای گشتاور با میله های گشتاور جایگزین شده اند تا قدرت گشتاور در ارتفاعات پایین بیشتر شود.
|
|
| شکل ۴- نمایش انفجاری اویونیک ارائه شده توسط تیواک |
همانطور که در شکل ۵ مشاهده میشود هیچ حجمی در طرح پیشتولید هدر نرفته است. فضاپیما ابتدا با نصب رادار تجمیع شده (سمت چپ)، بعد از آن اویونیک باس (سمت راست) و در نهایت بستن سیستم با باقیمانده اجزای بدنه و پنلهای بازشونده مونتاژ شده است.
|
|
| شکل ۵- فضاپیما ابتدا با نصب رادار تجمیع شده (سمت چپ)، بعد از آن اویونیک باس (سمت راست) و در نهایت بستن سیستم با باقیمانده اجزای بدنه و پنلهای بازشونده مونتاژ شده است |
ماهواره کوچک میتواند الگویی برای دستهای از RainCubeها باشد که روزی در مشاهده طوفانهای شدید به کارگرفته میشود و منجر به افزایش دقت پیشبینی آب وهوا و دنبال کردن تغییرات اقلیم در زمان خواهد شد. RainCube نوعی از نمایش فناوری برای تبدیل شدن یک رادار هواشناسی به یک تجهیز کم هزینه است و این ماهواره مینیاتوری میتواند مشاهدهای بلادرنگ در طوفان ارائه دهد.
مراجع:
|
Eva Peral, Travis Imken, Jonathan Sauder, Shannon Statham, Simone Tanelli, Douglas Price, Nacer Chahat, Austin Williams, "RainCube, a Ka-band Precipitation Radar in a ۶U CubeSat," Proceedings of the ۳۱st Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan UT, USA, Aug. ۵-۱۰, ۲۰۱۷, paper: SSC۱۷-III-۰۳, URL:
http://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=3611&context=smallsa
|
[۱] | ||
| https://space.skyrocket.de/doc_sdat/raincube.htm | [۲] | ||
| https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/r/raincube#footback15%29 | [۳] |