Aktuality

Ústav experimentálnej fyziky SAV prispieva k misii na planétu Merkúr

Vložil(a): M. Španková, 29.7.2013, videné 832-krát

V košickom Ústave experimentálnej fyziky dokončujú časti vedeckej aparatúry PICAM pre spoločnú misiu Európskej kozmickej agentúry ESA a Japonskej kozmickej agentúry JAXA na planétu Merkúr.

Misia nesie názov BepiCOLOMBO na počesť talianskeho astronóma Giuseppe (Bepi) Colomba, ktorý výskumu planéty Merkúr venoval značnú časť svojej vedeckej kariéry. Misia využíva dve vesmírne sondy, ktoré vynesie raketa Ariane 5 v roku 2015. Sondy poletia k Merkúru spoločne šesť a pol roka, pričom budú využité gravitačné asistencie Zeme, Mesiaca a Venuše. Pri Merkúre každá sonda zaujme inú orbitu. Zatiaľ čo európska sonda MPO (Mercury Planetary Orbiter) zakotví na nízkej kruhovej orbite, odkiaľ bude detailne študovať povrch planéty, japonská sonda MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) využije eliptickú orbitu na výskum magnetosféry. Merkúr má podobne ako Zem magnetické pole, ktoré reaguje s energetickými časticami z blízkeho Slnka. Misia je náročná predovšetkým kvôli blízkosti Slnka z ktorého na Merkúr v perihéliu dopadá až 14,4 kW slnečnej energie na štvorcový meter (cca desaťkrát viac ako na Zemi), preto je tepelný režim sond a jednotlivých prístrojov veľkou technologickou výzvou.

Aparatúra PICAM (Planetary Ion CAMera) zabezpečí na palube planetárneho orbitera MPO komplexnú analýzu iónov, ktoré opúšťajú povrch Merkúra vplyvom „bombardovania“ slnečným vetrom a tým bude analyzovať jeho zloženie a fyzikálne procesy prebiehajúce v tomto prostredí. Je to vlastne iónový hmotnostný spektrometer s hmotnostným rozsahom do 132 amu (Xenón), energetickým rozsahom do 3 keV a priestorovým uhlovým pokrytím 2 PI (all-sky camera). Jeho komplexný senzorový systém je založený na riadenej iónovej optike s meraním času preletu (TOF – time of flight system) a s mikrokanálikovým (MCP) multipixelovým detektorom. Napájanie, riadenie meracieho procesu a analýzu signálov senzora zabezpečuje elektronický box, ktorý zároveň zabezpečuje mechanický interfejs medzi senzorom a prístrojovou platformou.

Vývoj tak komplexnej aparatúry je veľmi náročný na financie a kvalifikovanú pracovnú silu, preto sa na ňom podieľajú mnohé renomované laboratóriá kozmického výskumu z rôznych krajín. Hlavným koordinátorom je Ústav kozmických výskumov IWF (Institut für Weltraumforschung) v rakúskom Grazi. ÚEF SAV prispieva v oblasti konštrukcie elektronického boxu v súčinnosti s írskym Laboratóriom kozmických technológií STIL (Space Technology Ireland). Subdodávateľom mechanických súčastí je aj slovenská technologická firma Q-Products, ktorá na základe dodaných 3D modelov zabezpečuje štrukturálnu analýzu a výrobu precíznych komponentov na modernom 5-osovom CNC obrábacom centre a pomocou laserových technológií.

Ján Baláž, Oddelenie kozmickej fyziky ÚEF SAV, http://space.saske.sk

 

Prílohy:

Príloha

Planéta Merkúr nasnímaná sondou Messenger (kredit: NASA)
Príloha

Misia BepiColombo pozostáva z európskej sondy MPO (Mercury Planetary Orbiter) na nízkej kruhovej orbite a japonskej sondy MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) na excentrickej orbite (kredit: ESA)
Príloha

Virtuálny model planetárneho orbitera MPO (kredit: ESA)
Príloha

Virtuálny model magnetosférického orbitera MMO (kredit: JAXA)
Príloha

Jeden z pracovných mítingov v IWF v Grazi (kredit: IWF)
Príloha

Konštrukcii reálneho boxu predchádza jeho virtuálny 3D model (kredit: IWF, ÚEF, STIL)
Príloha

Virtuálny model musí byť podrobený virtuálnym záťažovým testom zodpovedajúcim štartu nosnej rakety Ariane-5G. Analýzu FEA (Finite Element Analysis) zabezpečila slovenská firma Q-Products (kredit: Q-Products, STIL)
Príloha

Prvým, na Slovensku vyrobeným prototypom je PICAM-STM (structural thermal model), ktorý slúži na teplotné a mechnické testy (kredit: ÚEF, STIL)
Príloha

STM ešte neobsahuje žiadnu elektroniku, len ekvivalenty hmotností a tepelných disipácií (kredit: ÚEF, STIL)
Príloha

PICAM-EM (engineering model) s pripojeným senzorom. Jeho senzorová časť vyčnieva nad hrubú tepelnú izoláciu satelitu a je pokrytá účinnými solárnymi reflektormi, ktoré významne prispievajú k zníženiu pracovnej teploty v „pekelnom“ prostredí v blízkosti Slnka (kredit: IWF, CNRS, IKI)
Príloha

Nízkonapäťový napájací systém vyvíjajú v KFKI v Budapešti (kredit: KFKI)
Príloha

Inteligencia prístroja sa ukrýva v jeho mikropočítači, ktorého srdcom je programovateľné logické pole od firmy Actel. (kredit: IWF)
Príloha

Vývoj vysokonapäťového systému pre iónovú optiku prebieha v nemeckom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (kredit: MPS)
Príloha

PICAM-FM (flight model). „Letový“ elektronický box pred dokončením v ÚEF SAV. Až tento, v poradí piaty vyrobený exemplár poletí k Merkúru (kredit: ÚEF, STIL)
Príloha

PICAM-STM na palube sondy MPO počas termálnych testov v ESA-ESTEC (Kredit: ESA)