Astronomie

Où l'horloge atomique de l'espace lointain orbitera-t-elle « après » la Terre ?

Où l'horloge atomique de l'espace lointain orbitera-t-elle « après » la Terre ?


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J'ai vu plusieurs sources répéter l'information selon laquelle l'horloge atomique de l'espace lointain sera «d'abord» en orbite autour de la Terre, avant de sortir de l'orbite terrestre.

L'horloge atomique de l'espace lointain (DSAC) est une horloge atomique à ions mercure miniaturisée et ultra-précise pour une radionavigation précise dans l'espace lointain. Elle est de plusieurs ordres de grandeur plus stable que les horloges de navigation existantes, et a été affinée pour limiter la dérive de pas plus de 1 nanoseconde en 10 jours.

Wikipédia : « Son développement comprendra un vol d'essai en orbite terrestre basse »

JPL : "l'instrument sera testé en orbite terrestre pendant un an, dans le but d'être prêt pour de futures missions vers d'autres mondes"

Sur quoi orbiterait-il alors ? Le soleil? Ou un point L ? D'autres planètes? Ou est-ce que plusieurs orbiteront autour de tout ce qui précède ?

Edit : pour ceux qui souhaitent conclure sur la base de "pas d'astronomie", avez-vous considéré que l'astronomie ne doit pas être effectuée à partir de la Terre et qu'en effet, une grande partie des données utilisées par les astronomes proviennent souvent de sondes et de satellites dans l'espace. Par conséquent, « comment/où cette balise spatiale sera-t-elle utilisée ? » a un fort impact sur l'avenir de l'astronomie.


« L'instrument sera testé en orbite terrestre pendant un an,… »

Sur quoi orbiterait-il alors ?

Il continuera à orbiter autour de la Terre, au moins pendant un certain temps. Il finira par ne pas orbiter autour de la Terre car il sera placé en orbite terrestre basse, où les orbites se désintègrent en raison de la traînée atmosphérique.

Le projet est un démonstrateur technologique, ce qui signifie un financement limité.


La DSAC qui sera lancée en juin 2019 est une mission de démonstration technologique, au cours de laquelle ils ne font que tester s'il fonctionne aussi bien dans l'espace qu'au sol. S'il réussit les tests, des dispositifs similaires pourraient simplifier la navigation pour de futures missions ailleurs dans le système solaire.

C'est l'une des nombreuses charges utiles partageant l'espace sur un satellite du banc d'essai orbital, qui restera probablement en orbite terrestre jusqu'à ce que son orbite se désintègre. L'OTB est lui-même l'une des nombreuses charges utiles sur le même lanceur.


La NASA va tester une nouvelle horloge atomique

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Lorsque les gens pensent aux technologies spatiales, beaucoup pensent aux panneaux solaires, aux systèmes de propulsion et aux systèmes de guidage. Une pièce importante de la technologie dans les vols spatiaux est un dispositif de chronométrage précis.

De nombreux satellites et engins spatiaux nécessitent des signaux de synchronisation précis pour assurer le bon fonctionnement des instruments scientifiques. Dans le cas des satellites GPS, une synchronisation précise est essentielle, sinon tout ce qui repose sur les signaux GPS pour naviguer pourrait être mal orienté.

La troisième démonstration technologique prévue par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA est l'horloge atomique dans l'espace lointain. L'équipe de la DSAC envisage de développer une petite horloge atomique de faible masse basée sur la technologie des pièges à ions mercure et de la démontrer dans l'espace.

Quels avantages une nouvelle conception d'horloge atomique offrira-t-elle à la NASA et aux autres acteurs en orbite proche de la Terre et au reste de notre système solaire ?

La mission de démonstration de l'horloge atomique dans l'espace lointain volera et validera une horloge atomique 10 fois plus précise que les systèmes d'aujourd'hui. Le projet démontrera un chronométrage ultra-précis dans l'espace ainsi que les avantages qu'il offre.

La DSAC volera sur un vaisseau spatial Iridium et utilisera les signaux GPS pour démontrer la détermination précise de l'orbite et confirmer les performances de l'horloge. Comme mentionné précédemment, une synchronisation et une navigation précises sont essentielles à la performance de nombreux aspects des missions d'exploration dans l'espace lointain et proche de la Terre.

L'équipe DSAC pense que la démonstration offrira des améliorations et des économies de coûts pour les nouvelles missions, notamment :

Un exemple d'utilisation pour la DSAC est pour une future mission qui fait suite au Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Un vaisseau spatial équipé du DSAC pourrait éviter de dépendre des communications bidirectionnelles utilisant le réseau Deep Space de la NASA pour effectuer la détermination orbitale.

L'un des avantages d'éviter cette dépendance aux communications bidirectionnelles permettrait à la mission de n'exiger que le DSN pour une communication unidirectionnelle afin de transmettre des données scientifiques à la Terre. Réduire le recours aux communications bidirectionnelles offrirait un avantage supplémentaire en termes d'économies.

Dans l'exemple précédent, l'équipe DSAC estime une réduction de 11 millions de dollars des coûts d'exploitation du réseau, ainsi qu'une augmentation de 100 % de la quantité de données scientifiques et de navigation utilisables qui pourraient être reçues.
Présentation de la mission Deep Space Atomic Clock (DASC). Crédit d'image: NASA
Le bureau des communications et de la navigation spatiales (SCaN) de la direction de la mission d'exploration et d'opérations humaines collabore avec le bureau du technologue en chef de la NASA pour parrainer cette démonstration technologique.

En cas de succès, la mission de démonstration en vol de la DSAC amènera la technologie améliorée de l'horloge atomique à un niveau de préparation technologique qui lui permettra d'être utilisée dans une grande variété de futures missions spatiales.

Lisez nos articles précédents sur les autres démonstrations technologiques prévues :


Contenu

Les horloges atomiques terrestres actuelles sont fondamentales pour la navigation dans l'espace lointain, cependant, elles sont trop grandes pour voler dans l'espace. Cela se traduit par la collecte et le traitement des données de suivi ici sur Terre (un lien bidirectionnel) pour la plupart des applications de navigation dans l'espace lointain. L'horloge atomique de l'espace lointain (DSAC) est une horloge atomique à ions mercure miniaturisée et stable qui est aussi stable qu'une horloge au sol. La technologie pourrait permettre la radionavigation autonome pour les événements à temps critique des engins spatiaux tels que l'insertion ou l'atterrissage en orbite, promettant de nouvelles économies sur les coûts des opérations de mission. Il devrait améliorer la précision de la navigation dans l'espace lointain, permettre une utilisation plus efficace des réseaux de suivi et entraîner une réduction significative des opérations de soutien au sol. Α] Ε]

Ses applications dans l'espace lointain incluent : Β]

  • Suivez simultanément deux engins spatiaux sur une liaison descendante avec le Deep Space Network (DSN).
  • Améliorez la précision des données de suivi d'un ordre de grandeur en utilisant la capacité de suivi de liaison descendante en bande Ka du DSN.
  • Atténuez la sensibilité météorologique de la bande Ka (par rapport à la bande X bidirectionnelle) en étant capable de passer d'une antenne de réception affectée par les conditions météorologiques à une autre dans un emplacement différent sans interruption de suivi.
  • Suivez plus longtemps en utilisant toute la période d'observation d'un engin spatial d'une antenne au sol. À Jupiter, cela donne une augmentation de 10 à 15 % du suivi à Saturne, il atteint 15 à 25 %, le pourcentage augmentant au fur et à mesure que le vaisseau spatial se déplace.
  • Faites de nouvelles découvertes en tant qu'instrument de science radio capable de bande Ka avec une précision de données 10 fois supérieure pour la science de la gravité et de l'occultation et fournissez plus de données grâce à la flexibilité opérationnelle du suivi à sens unique.
  • Explorez l'espace lointain en tant qu'élément clé d'un système de navigation autonome en temps réel qui suit les signaux radio unidirectionnels sur la liaison montante et, couplé à la navigation optique, permet une navigation absolue et relative robuste.
  • Fondamental pour les explorateurs humains nécessitant des données de navigation en temps réel.

Principe et développement

Depuis plus de 20 ans, les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA n'ont cessé d'améliorer et de miniaturiser l'horloge atomique du piège à ions mercure. La technologie DSAC utilise la propriété de la fréquence de transition hyperfine des ions mercure à 40,50 GHz pour "orienter" efficacement la sortie de fréquence d'un oscillateur à quartz à une valeur presque constante. La DSAC le fait en confinant les ions mercure avec des champs électriques dans un piège et en les protégeant en appliquant des champs magnétiques et un blindage. Β] Ζ]

Son développement comprend un vol d'essai en orbite terrestre basse, tout en utilisant des signaux GPS pour démontrer la précision de la détermination de l'orbite et confirmer ses performances en radionavigation.


2. Sonde Cassini

La sonde Cassini est un vaisseau spatial sans pilote qui a été envoyé pour explorer la planète aux anneaux Saturne. Depuis l'arrivée de Cassini sur Saturne en 2004, la sonde a étudié la planète et ses nombreux satellites naturels (lunes). Le vaisseau spatial a été conçu pour se séparer en deux vaisseaux spatiaux différents, l'un étant un orbiteur pour collecter des données sur le tour de la planète, et l'autre un atterrisseur pour collecter des données à la surface de Saturne.

L'atterrisseur a été conçu pour atterrir sur la lune de Saturne Titan, ce qui a été réalisé avec succès en 2005. L'orbiteur et l'atterrisseur sont nommés respectivement Cassini et Huygens d'après les astronomes Giovanni Cassini et Christiaan Huygens. Le vaisseau spatial a été lancé depuis la base aérienne de Cap Canaveral et a aidé à inspecter de près la planète. La mission Cassini&rsquos s'est terminée le 15 septembre 2017 et a été considérée comme un succès retentissant.


Le projet d'horloge atomique apportera une meilleure navigation, plus de données pour les missions d'exploration

Une nouvelle mission de démonstration technologique de la NASA, la Deep Space Atomic Clock, ou DSAC, promet d'améliorer la collecte de données et la navigation pour les sondes envoyées pour explorer le système solaire.

La plupart des engins spatiaux actuels transportent des oscillateurs ultra stables, des morceaux de quartz qui vibrent à une fréquence spécifique lorsque le courant les traverse. Mais ces oscillateurs ont une dérive inhérente, ce qui rend l'horloge du vaisseau spatial trop lente ou trop rapide. Mais les scientifiques du JPL travaillent depuis des années pour améliorer le chronométrage dans l'espace lointain.

L'étalon-or actuel pour le chronométrage est l'horloge atomique, qui mesure le temps qu'il faut à un atome pour passer d'un état énergétique à un autre, un temps connu et constant. Le système GPS vole avec des horloges au césium-rubidium qui ont également une dérive extrêmement faible, beaucoup plus petite que n'importe quelle horloge à quartz.

Mais le nouveau projet de la NASA, DSAC, avait développé une horloge atomique à ions mercure avec une dérive de seulement 1/100 de celle de la constellation GPS.

Mais pourquoi le chronométrage serait-il important pour les engins spatiaux d'exploration ? Il existe plusieurs raisons.

L'un est qu'il améliore la navigation des engins spatiaux. Si le vaisseau spatial sait exactement quelle heure il est, il peut exécuter des manœuvres de correction de cap de manière autonome si elles sont programmées à l'avance. Actuellement, les engins spatiaux doivent être commandés pour exécuter de telles manœuvres depuis le sol.

Des horloges exactes amélioreraient également l'efficacité du Deep Space Network, la seule méthode de la NASA pour rester en contact avec les vaisseaux d'exploration de l'espace lointain. Actuellement, la DSN doit ordonner à un engin spatial de commencer à transmettre la télémétrie une fois qu'il est en mesure de le faire. Cela réduit le temps pendant lequel la sonde pourrait envoyer des données scientifiques. Si l'engin spatial connaissait l'heure exacte, il pourrait donc savoir qu'il était temps de pointer vers la Terre et de commencer à transmettre la télémétrie, sans être commandé par la DSN. Cela améliorerait également l'efficacité du DSN car, bien que le DSN puisse recevoir plusieurs liaisons descendantes, il est limité dans sa capacité à envoyer des liaisons montantes aux engins spatiaux. En utilisant cette méthode, moins de liaisons montantes seraient nécessaires.

Rendu d'artiste du vaisseau spatial Cassini en orbite autour de la planète Saturne. Crédit d'image: NASA

À titre d'exemple, le Dr Todd Ely, chercheur principal de l'expérience DSAC, cite une amélioration potentielle d'une mission de type Cassini qui comprenait une horloge atomique. Supposons que le temps de lumière aller-retour vers Saturne soit de quatre heures. A l'heure actuelle, la DSN devrait envoyer un signal à Cassini pour lui ordonner de commencer à émettre. Si Cassini avait une horloge atomique, il saurait par lui-même qu'il était temps de commencer à transmettre à la Terre. Donc, si la fenêtre de communication était de 10 heures, Cassini serait capable de transmettre toutes les 10 heures, au lieu d'avoir à attendre la commande au sol.

Le DSN pourrait être rendu encore plus efficace en passant du suivi moderne en bande X, c'est-à-dire en envoyant des signaux aux engins spatiaux sur la section en bande X du spectre radioélectrique, au suivi en bande Ka plus clair. La région de bande X du spectre est vulnérable aux interférences solaires, dégradant sa capacité de suivi. Les engins spatiaux transmettent déjà leurs données au DSN sur la bande Ka, mais le DSN s'appuie sur la bande X pour suivre les engins spatiaux. Si le DSN pouvait simplement écouter le vaisseau spatial, qui saurait à quelle heure commencer à émettre, la télémétrie serait unidirectionnelle et entièrement sur la bande Ka, réduisant ainsi les interférences.

Les horloges atomiques amélioreraient également les données scientifiques radio. Étant donné que les recherches en radiosciences reposent sur la connaissance exacte de l'emplacement du vaisseau spatial, les données de suivi en bande Ka envoyées du vaisseau spatial au DSN seraient supérieures au suivi en bande X actuellement utilisé. Connaître l'emplacement exact du vaisseau spatial réduirait l'erreur dans toute enquête scientifique radio.

Le travail de JPL au fil des ans a réduit la dérive des horloges à ions mercure et les a rendues suffisamment petites et légères pour s'adapter à pratiquement n'importe quel vaisseau spatial. L'horloge de démonstration ne pèse que 10 kg environ. Le Dr Ely estime qu'une horloge qualifiée pour la mission aurait une masse de seulement 5 kg.

La démonstration DSAC devrait voler en tant que charge utile secondaire sur un satellite Iridium-NEXT, dont le lancement est prévu en 2015.

Le projet DSAC est géré par le Marshall Space Flight Center pour l'Office of Technology Demonstration à Washington.


Des expériences technologiques de la NASA en auto-stop sur la fusée Falcon Heavy de SpaceX

La NASA envoie en orbite lundi soir un vaisseau spatial pour tester un type de carburant de fusée plus sûr, une horloge atomique ultra-précise qui pourrait changer la façon dont les missions naviguent dans l'espace lointain, et une expérience pour examiner la résilience de l'électronique au rayonnement.

Les missions financées par la NASA font partie d'un ensemble de 24 vaisseaux spatiaux en attente de décollage lundi soir à bord de la fusée Falcon Heavy de SpaceX depuis le Kennedy Space Center en Floride.

La fenêtre de lancement de quatre heures du Falcon Heavy s'ouvre à 23h30. Lundi HAE (mardi 03h30 GMT). La fusée décollera pour la première fois de nuit et la troisième fois au total avec plus de 5 millions de livres de poussée provenant de 27 moteurs principaux Merlin.

La mission de covoiturage est parrainée par le programme d'essais spatiaux de l'armée américaine, qui supervise les lancements des satellites expérimentaux et de démonstration technologique du ministère de la Défense.

La mission STP-2 qui doit décoller lundi soir transporte 24 engins spatiaux sur trois orbites distinctes pour l'Air Force, la NASA, la NOAA, Taïwan et plusieurs universités.

Lisez notre histoire précédente pour plus de détails sur les charges utiles et le profil de lancement complexe du Falcon Heavy pour atteindre les trois orbites différentes.

Six des satellites de la mission STP-2, développés en partenariat entre la NOAA et l'agence spatiale taïwanaise, recueilleront des profils d'humidité, de température et de pression atmosphériques pour les prévisionnistes météorologiques.

Les autres charges utiles à bord de la fusée comprennent un nanosatellite de la Planetary Society qui fera la démonstration d'une voile solaire en orbite, un CubeSat de l'US Air Force Academy qui testera une structure de télescope déployable et un boîtier qui transporte les restes incinérés de plus de 100 personnes.

Les expériences de la NASA prévues pour le lancement lundi soir se concentreront sur les nouvelles technologies visant à rendre les vols spatiaux plus sûrs et moins chers.

Le propergol vert offre des avantages en matière de sécurité et d'économie de carburant

L'un des satellites financés par la NASA s'appelle Green Propellant Infusion Mission, ou GPIM. Construit par Ball Aerospace, le vaisseau spatial de la taille d'un réfrigérateur testera un mélange de carburant et d'oxydant à base de nitrate d'ammonium et d'hydroxyle appelé AF-M315E.

Le propulseur a été inventé par l'Air Force Research Laboratory. Les démonstrations prévues sur la mission GPIM pourraient ouvrir la voie à de futures missions pour utiliser le mélange de carburant à la place de l'hydrazine, un propulseur toxique souvent mélangé avec du tétroxyde d'azote, un autre produit chimique dangereux, pour alimenter de petits propulseurs de manœuvre à bord de satellites dans l'espace.

Aerojet Rocketdyne a construit la charge utile de propulsion sur le vaisseau spatial GPIM. Le propulseur est composé de cinq petits moteurs pour contrôler l'orientation du satellite et changer son orbite.

"Nous avons été très intéressés pendant une vingtaine d'années par le développement de ce nouveau propulseur vert, et nous sommes très enthousiastes aujourd'hui parce que nous voyons un marché nouveau et en évolution, un marché qui envisage beaucoup plus de petits satellites, même aussi petits que les Cubesats, qui vont avoir une propulsion, ce qu'ils n'avaient traditionnellement pas jusqu'à présent, et ils pourraient certainement bénéficier de ce nouveau propulseur », a déclaré Joe Cassady, directeur d'Aerojet Rocketdyne. directeur de l'espace.

Le Falcon Heavy lancera le GPIM dans la deuxième des trois orbites de sa mission de trois heures et demie. Le GPIM, ainsi que plusieurs autres satellites, seront déployés sur une orbite circulaire à 447 milles (720 kilomètres) au-dessus de la Terre, avec une inclinaison de 24 degrés par rapport à l'équateur.

Une fois déployé à partir du Falcon Heavy, le vaisseau spatial GPIM de 348 livres (158 kilogrammes) déploiera ses panneaux solaires pour commencer à produire de l'énergie, puis amorcera son système de propulsion «vert» pour commencer les manœuvres dans l'espace.

Certains des objectifs du projet GPIM ont déjà été atteints.

Des techniciens ont chargé 31,3 livres (14,2 kilogrammes) de carburant AF-M315E dans le vaisseau spatial à Cap Canaveral quelques semaines avant le lancement. Les équipages qui chargent de l'hydrazine dans les satellites avant le lancement doivent porter des combinaisons de protection autonomes, tandis que les techniciens qui ont alimenté le satellite GPIM portaient des blouses et des gants de laboratoire, a déclaré Chris McLean, chercheur principal de la mission chez Ball Aerospace.

Les équipes ont expédié le carburant au site de lancement via FedEx. Les exigences de traitement moins strictes pourraient permettre d'économiser jusqu'à 500 000 $ en coûts de traitement préalable au lancement, selon McLean.

Le carburant AF-M315E est plus dense et visqueux que l'hydrazine, qui a une densité similaire à celle de l'eau. Le carburant non toxique du GPIM s'apparente davantage à une huile moteur légère et a une couleur pêche, a déclaré McLean.

Cela permet aux satellites de transporter plus de carburant dans le même volume.

"L'autre chose qui me frappe sur ce propulseur est la performance", a déclaré McLean. « Si je compare cela à un système d'hydrazine monergol standard, nous avons 50 % d'impulsions totales en plus disponibles, principalement en raison de la densité du propulseur. Ainsi, pour un volume de réservoir donné, nous sommes en mesure d'ajouter 50 % de propulseur en plus, ce qui signifie 50 % de kilométrage en plus pour le vaisseau spatial.

Le carburant non toxique n'est pas non plus sujet au gel dans l'espace comme l'hydrazine, ce qui nécessite que les appareils de chauffage restent suffisamment chauds pour rester un liquide.

« Le carburant à base d'hydrazine et certains des autres carburants hypergoliques que nous utilisons dans les engins spatiaux gèleront lorsque la température descendra en dessous de zéro », a déclaré McLean. « C'est similaire à l'eau. Cela signifierait, comme les tuyaux de votre maison, que les tuyaux se fissureraient. Afin de garder le vaisseau spatial en sécurité pour une longue mission, vous devez appliquer une puissance de chauffage.

"Ce carburant ne fait pas ça", a-t-il déclaré."Il entre dans ce qu'on appelle une phase de transition vitreuse, donc quand il fait vraiment froid, ça devient juste dur, puis quand il se réchauffe à nouveau, il sort."

L'hydrazine est également un carburant hypergolique, ce qui signifie qu'elle brûle lorsqu'elle est mélangée à d'autres produits chimiques, comme le tétroxyde d'azote. Le carburant AF-M315E nécessite des températures plus élevées pour s'enflammer, ce qui le rend plus sûr à manipuler, mais soumis à des conditions de fonctionnement plus extrêmes une fois dans l'espace.

Les ingénieurs de l'Air Force ont inventé le mélange de carburant AF-M315E en 1998 à Edwards Air Force Base en Californie. L'une des raisons pour lesquelles il a fallu si longtemps pour tester le carburant AF-M315E dans l'espace était la température élevée requise pour enflammer le propulseur.

"Cela ressemble beaucoup à une technologie de monergol à base d'hydrazine standard, sauf que les exigences en matière de matériaux sont extrêmes", a-t-il déclaré. "Au cours de ce programme, nous avons atteint le point où nous sommes arrivés à un moteur capable de gérer ces quantités excessives d'énergie avec succès, encore et encore, et nous l'avons prouvé grâce à des tests au sol approfondis à Aerojet Rocketdyne."

Bradford ECAPS, basé en Suède, a également été le pionnier des propergols verts pour les satellites. Le carburant ECAPS, nommé LMP-103S, a volé en orbite sur la mission de démonstration de la technologie Prisma de la Suède, les satellites d'imagerie terrestre SkySat de Planet et le satellite expérimental STPSat 5 de l'armée américaine.

Le carburant développé en Suède présente bon nombre des mêmes avantages que le carburant AF-M315E, le carburant américain est plus dense, ce qui offre certains avantages techniques et aidera l'industrie américaine à entrer sur le marché des carburants verts.

"Avoir un fournisseur américain de certaines technologies est important pour certains de nos clients, et j'y concentre mon énergie", a déclaré McLean.

Cassady a déclaré qu'Aerojet Rocketdyne souhaitait construire des modules de propulsion préfabriqués utilisant le nouveau propulseur vert et vendre le matériel à de petits constructeurs de satellites et aux fabricants de CubeSat.

La démonstration du GPIM, qui, selon la NASA, coûte à l'agence spatiale environ 65 millions de dollars, sera un "test décisif" pour le nouveau carburant non toxique avant que les clients ne commencent à l'utiliser, selon Cassady.

Le GPIM héberge également plusieurs expériences secondaires pour l'Air Force et la NASA. Le système de propulsion vert réduira le point bas orbital du satellite, ou périgée, à moins de 200 miles (300 kilomètres) au cours de la mission de 13 mois, puis une combustion finale positionnera le vaisseau spatial pour une rentrée destructive retour dans l'atmosphère terrestre.

Un nouveau chronométreur interplanétaire pour faciliter la navigation dans l'espace lointain

L'horloge atomique de l'espace lointain hébergée à bord du satellite Orbital Test Bed construit par General Atomics est un éclaireur pour les futures missions qui pourraient naviguer seules dans l'espace lointain, selon la NASA.

En cas de succès, l'horloge atomique à base d'ions pourrait conduire à une "navigation de type GPS" sur d'autres planètes, a déclaré Jill Seubert, chercheuse principale adjointe de l'expérience au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

"Le suivi d'un vaisseau spatial alors qu'il voyage dans l'espace est fondamentalement un problème de mesure du temps", a déclaré Seubert. « Nous ne pouvons pas simplement sortir une règle et mesurer à quelle distance se trouve notre vaisseau spatial, nous mesurons donc à la place combien de temps il faut au vaisseau spatial pour renvoyer un signal radio envoyé depuis la Terre. Plus un vaisseau spatial est éloigné, plus il nous faut de temps pour entendre cet écho de nos stations Deep Space Network sur Terre.

Pour naviguer en toute sécurité dans un vaisseau spatial, nous écoutons cet écho et mesurons le temps du signal à un milliardième de seconde près », a-t-elle déclaré.

Le réseau Global Positioning System utilise la même technique. Les satellites GPS transportent chacun des horloges atomiques et transmettent des signaux radio horodatés à des récepteurs au sol. Un algorithme informatique calcule le temps qu'il a fallu au signal pour se rendre du vaisseau spatial au récepteur et détermine l'emplacement de l'utilisateur par triangulation.

Pour les sondes spatiales lointaines, des horloges ultra-précises au sol sont utilisées pour horodater les signaux radio transmis de la Terre aux engins spatiaux à des millions de kilomètres.

« Historiquement, nous devions suivre les engins spatiaux de cette façon parce que les horloges dont nous avons besoin pour mesurer l'heure du signal avec une telle précision ont à peu près la taille d'un réfrigérateur, ce n'est pas vraiment quelque chose que nous pouvons facilement installer sur un engin spatial », Seubert mentionné. « L'horloge atomique de l'espace profond a pris la capacité de ces horloges de la taille d'un réfrigérateur et l'a réduite à un emballage d'environ la taille d'un gallon de lait. »

La nouvelle horloge atomique à tester sur le vaisseau spatial Orbital Test Bed est 50 fois plus stable qu'un bloc sur un satellite GPS, selon la NASA. L'horloge pourrait fonctionner pendant 9 milliards d'années avant de dériver d'une seconde du temps réel.

"Avec cette capacité, nous pouvons passer à ce que nous appelons le suivi unidirectionnel, dans lequel le signal de suivi va directement du vaisseau spatial à la Terre, ou vice versa, de la Terre au vaisseau spatial", a déclaré Seubert. “Le suivi unidirectionnel avec une horloge de haute précision est un moyen beaucoup plus efficace et flexible de suivre un vaisseau spatial, et c'est un meilleur moyen de naviguer dans l'espace.”

Pour les engins spatiaux en orbite autour de Mars, une horloge atomique embarquée pourrait permettre aux antennes de suivi terrestres de la NASA d'envoyer un seul signal de suivi à toutes les missions de la planète rouge, au lieu d'attendre des réponses individuelles pour calculer un repère de navigation.

Seubert a déclaré que les ingénieurs voulaient démontrer les performances de l'horloge atomique de l'espace lointain.

"Plus précisément, nous recherchons la stabilité de l'horloge sur une plage de temps allant de dix secondes à un jour", a-t-elle déclaré. “Nous avons une exigence de certification que nous essayons de respecter et qui convient à des fins de navigation.”

Les équipes au sol veulent également prouver que l'horloge peut fonctionner sans interruption pendant au moins un an dans l'espace.

« Cela nous en dira beaucoup sur la façon dont nous pouvons faire fonctionner ces horloges pendant des périodes beaucoup plus longues lorsqu'elles voyagent dans des endroits qui peuvent prendre des mois ou des années, voire une décennie, pour se rendre.

L'équipe de l'horloge atomique du JPL utilisera également les données de suivi des satellites du banc d'essai orbital, couplées aux mesures de l'horloge, pour imiter les solutions de navigation qui seraient nécessaires pour se rendre sur Mars.

Des expériences de la NASA pour mesurer l'impact des radiations sur l'électronique des satellites

Une autre série d'expériences développées par la NASA est connectée au vaisseau spatial de démonstration et d'expérimentation scientifique du laboratoire de recherche de l'armée de l'air de l'Air Force, ou DSX.

Alors que le Falcon Heavy déposera les satellites GPIM et Orbital Test Bed sur une orbite inférieure, l'étage supérieur de la fusée propulsera le satellite DSX dans une trajectoire unique qui se situe entre 3 728 miles (6 000 kilomètres) et 7 456 miles (12 000 kilomètres). ) en altitude, avec une inclinaison de 42 degrés par rapport à l'équateur.

Le satellite DSX volera dans une région de fente entre les ceintures de rayonnement de Van Allen avec des instruments pour mesurer les effets des ondes radio à très basse fréquence sur le rayonnement spatial, les conditions météorologiques spatiales et l'impact du rayonnement sur l'électronique et les matériaux des engins spatiaux.

Une suite d'expériences de la NASA se déroule sur le satellite DSX pour permettre aux scientifiques de mesurer comment le rayonnement peut corrompre les dispositifs de mémoire des engins spatiaux et endommager les circuits électriques.

"Ce qui est vraiment cool avec le DSX, c'est qu'il échantillonne vraiment tous les environnements dans les ceintures de radiation, et notre petite mission qui va à bord a quatre très petites charges utiles technologiques", a déclaré Nicky Fox , directeur de la division héliophysique de la NASA. "Ce sont vraiment des composants que nous volons tout le temps dans les instruments spatiaux, et ce que nous examinons, c'est comment notre environnement en constante évolution causée par la météo spatiale a un impact sur ces composants."

Cela nous aidera donc à atténuer tous les effets, toutes les anomalies, toutes les erreurs que nous voyons dans ce matériel, et cela nous aidera également dans la conception de futures missions car, Dieu sait, vous ne voulez pas avoir à lancer un cuirassé si tout ce dont vous avez besoin est un canot, a déclaré Fox. « Et d'un autre côté, vous ne voulez pas lancer quelque chose qui ne peut pas résister à l'environnement. Nous voulons donc nous assurer que nous faisons vraiment un excellent travail pour pouvoir aller de l'avant et améliorer notre technologie.”

Deux CubeSats financés par la NASA seront également lancés dans le cadre de la mission STP-2 pour rechercher des bulles difficiles à prévoir dans une couche de la haute atmosphère appelée ionosphère. L'expérience Enhanced Tandem Beacon, ou E-TBEx, CubeSats transmettra des signaux radio aux stations de réception sur Terre pour que les scientifiques examinent comment les transmissions sont perturbées par les perturbations dans l'ionosphère.

Les CubeSats ont été construits au Michigan Exploration Lab de l'Université du Michigan à Ann Arbor. Fox a déclaré que les satellites étaient relativement peu coûteux, l'investissement de la NASA s'élevant à moins d'un million de dollars.

"Ils vont simplement émettre des balises, une tonalité de balise, donc essentiellement pulsée, et nous allons voir comment ces impulsions changent lorsqu'elles circulent des CubeSats jusqu'à nous ici sur Terre", a déclaré Fox. « Si nous constatons des changements, nous savons qu'il y a des irrégularités, et ces irrégularités peuvent en fait causer de nombreux problèmes pour les signaux GPS et les signaux de communication. Ce sont bien sûr des signaux sur lesquels s'appuient les navires, sur lesquels nos forces armées s'appuient, et nous les utilisons de plus en plus pour les atterrissages automatiques d'avions et pour aider à déterminer où nous sommes en cas de catastrophe.

Six satellites d'observation du climat et du temps COSMIC-2 développés conjointement par Taïwan et la NOAA sont également lancés dans le cadre de la mission STP-2. Outre leur fonction principale de collecte de données météorologiques, les satellites COSMIC-2 transmettront également des balises de test à la Terre pour fournir aux scientifiques une plus grande couverture géographique dans leurs recherches sur les perturbations ionosphériques.

Suivez Stephen Clark sur Twitter : @StephenClark1.


Falcon Heavy se lance dans une mission de covoiturage dirigée par l'armée, un bateau attrape un carénage

La troisième fusée Falcon Heavy de SpaceX a décollé du Kennedy Space Center lors d'un lancement avant l'aube mardi, mettant en orbite deux douzaines de vaisseaux spatiaux de recherche et d'observation météorologique lors d'une mission marathon de trois ans et demi pour l'US Air Force.

La mission comprenait l'atterrissage réussi des deux boosters latéraux du Falcon Heavy à Cap Canaveral, et un bateau de récupération SpaceX a capturé une partie du carénage de la charge utile de la fusée pour la première fois après avoir essayé pendant plus d'un an.

Bateau de récupération de carénage SpaceX, récemment renommé de “Mr. Steven” à “Ms. Tree,” est équipé d'un filet géant pour attraper la coque de carénage de la fusée lorsqu'elle descend sous un parafoil. Le carénage de la charge utile protège les satellites des frottements aérodynamiques pendant les premières minutes de lancement, puis se largue en deux moitiés à la manière d'une coquille pour alléger la charge de la fusée une fois qu'elle a grimpé dans la haute atmosphère raréfiée.

Depuis début 2018, SpaceX a essayé d'utiliser le bateau rapide pour se diriger sous un carénage. Mais les efforts ont abouti à une série de quasi-accidents, incitant les ingénieurs à évaluer la réutilisation des carénages tombés à la mer, qui nécessitent davantage de remise en état après une exposition à l'eau salée.

Mais la capture de mardi montre que la méthode de récupération préférée de SpaceX est prometteuse.

SpaceX a équipé ses carénages d'avionique, de propulseurs et de parachutes orientables pour effectuer un atterrissage en douceur. La société souhaite réutiliser le carénage, le considérant comme la prochaine étape dans la réduction des coûts de lancement après avoir prouvé l'atterrissage et la réutilisation des étages de rappel Falcon.

Elon Musk, fondateur et PDG de SpaceX, a déclaré aux journalistes l'année dernière que le carénage coûte environ 6 millions de dollars. Musk a identifié le carénage de la charge utile comme le prochain composant qui pourrait être récupéré et réutilisé, à la suite des réalisations pionnières de SpaceX dans l'atterrissage et le re-vol des boosters du premier étage.

SpaceX vise finalement à attraper les deux moitiés du carénage.

Le programme d'essais spatiaux de l'armée américaine a réservé la mission, nommée STP-2, sur le Falcon Heavy de SpaceX pour exercer le lanceur et évaluer son aptitude à transporter des charges utiles de sécurité nationale de grande valeur. La mission a également offert un voyage dans l'espace pour une suite de satellites de recherche en attente.

La série complexe de manœuvres orbitales et la longue durée de la séquence de lancement ont incité le directeur général de SpaceX à Elon Musk à le qualifier de lancement le plus difficile de l'histoire de l'entreprise.

"Cela a été un peu un marathon, mais lorsque vous terminez un marathon, vous vous sentez vraiment bien", a déclaré John Insprucker, ingénieur principal en intégration chez SpaceX, après la séparation de la dernière charge utile du satellite de la fusée. « Nous avons eu une mission exceptionnelle ce soir. Nous avons décollé de 39A, transformé la nuit en jour avec le Falcon Heavy, plus de 5 millions de livres de poussée.”

"Le noyau central est tombé en panne, et nous savions que ce serait la mission la plus difficile jamais réalisée pour un noyau central", a déclaré Insprucker lors de la webdiffusion de lancement de SpaceX. « Nous avons obtenu la visibilité de la caméra du drone, mais nous avons raté de peu le drone, « Bien sûr, je vous aime toujours. » Cependant, les noyaux latéraux ont compensé cela avec un excellent retour dans les zones d’atterrissage 1 et 2.”

"Le deuxième étage est entré en orbite", a déclaré Insprucker. Nous avons fait quatre burns de la deuxième étape, tous étaient juste sur la cible. Nous avons effectué 24 des 24 séparations de charge utile, puis la cerise sur le gâteau ce soir était la possibilité d'envoyer la moitié du carénage de la charge utile, comme nous le ciblions, dans le filet au-dessus de l'océan sur notre navire de récupération connu sous le nom de ‘Ms. Arbre.'”

L'Air Force a confirmé dans un tweet mardi après-midi que toutes les charges utiles lancées par le Falcon Heavy étaient vivantes et transmettaient des signaux.

"Tous les satellites sont en orbite et ont pris contact!", a tweeté l'Air Force Space and Missile Systems.

Falcon Heavy se lance dans l'actionmission

Avec trois heures de retard après qu'un système hydraulique au sol a retardé le compte à rebours lundi soir, le Falcon Heavy a allumé ses 27 moteurs principaux Merlin en fusée dans un ciel éclairé par la lune à 02h30 HAE (06h30 GMT) mardi.

Les trois boosters du Falcon Heavy ont chassé la fusée de la plate-forme avec quelque 5,1 millions de livres de poussée, plus que tout autre lanceur actuellement en service, et ont dirigé le véhicule vers l'est.

Le lancement de la fenêtre a été le premier décollage nocturne d'un Falcon Heavy, après deux départs de jour du poids lourd SpaceX en février 2018 et le 11 avril.

Environ deux minutes et demie après le lancement, les boosters latéraux se sont arrêtés et se sont séparés du noyau central du Falcon Heavy pour commencer une série de manœuvres de propulsion guidant les fusées jumelles vers la zone d'atterrissage 1 et la zone d'atterrissage 2 à Cape Canaveral Air Force Station, à environ 9 miles (15 kilomètres) au sud du pad 39A.

En revenant du bord de l'espace, les fusées ont rallumé leurs moteurs pour un freinage de rentrée et une dernière manœuvre pour ralentir pour des atterrissages presque simultanés à Cap Canaveral.

Une paire de doubles bangs soniques a fait écho sur la côte spatiale de la Floride au retour des fusées.

La mission de mardi matin était la première fois que SpaceX faisait atterrir deux propulseurs de fusée en même temps la nuit. Les boosters latéraux ont tous deux volé lors de la précédente mission Falcon Heavy avec le satellite de communications commerciales Arabsat 6A en avril, lorsqu'ils ont également atterri à Cap Canaveral.

Après la sortie des boosters latéraux, le tout nouveau noyau central du Falcon Heavy a poussé ses moteurs à pleine puissance. L'étage central a fonctionné à puissance partielle pendant les deux premières minutes de la mission pour économiser le carburant.

Environ trois minutes et demie après le décollage, l'étage principal a éteint ses moteurs et s'est séparé pour commencer sa propre descente contrôlée vers le drone offshore de SpaceX situé à près de 1 240 kilomètres à l'est de Cap Canaveral.

Une vidéo en direct transmise par le drone a montré que l'étage principal avait raté de peu l'atterrissage. Le navire de récupération était stationné plus loin que pour n'importe quelle mission SpaceX précédente, et l'étage principal du Falcon Heavy est descendu plus rapidement que n'importe quel booster auparavant.

Avant le lancement de mardi, Musk a donné 50-50 chances de récupérer le noyau central intact.

L'étage principal du lancement inaugural du Falcon Heavy en février 2018 s'est écrasé à l'atterrissage, et le propulseur central de la deuxième mission Falcon Heavy en avril a réussi un atterrissage, mais a basculé avant de pouvoir être sécurisé pour le retour au port.

L'étage supérieur du Falcon Heavy réussit un ballet orbital complexe

Les récupérations du booster et du carénage n'étaient que le début de la mission des Falcon Heavy mardi. Le deuxième étage de la fusée, propulsé par un seul moteur Merlin, s'est allumé quatre fois au cours du long vol.

La première brûlure a poussé la charge utile de 8 157 livres (3 700 kilogrammes) de la mission en orbite terrestre basse, où 13 engins spatiaux se sont déployés à partir d'adaptateurs sur l'étage supérieur du Falcon Heavy.

La première cible orbitale de la mission STP-2 avait une altitude comprise entre environ 186 milles (300 kilomètres) et 534 milles (860 kilomètres). La première orbite avait une inclinaison, ou inclinaison, de 28,5 degrés par rapport à l'équateur.

La première des charges utiles à sortir du Falcon Heavy sera Oculus-ASR, un microsatellite développé par des étudiants de la Michigan Technological University en partenariat avec l'Air Force Research Laboratory. Oculus-ASR testera la capacité des observateurs au sol à déterminer l'orientation et la configuration d'un satellite en orbite à l'aide d'images non résolues. Il libérera également une paire de petites masses sphériques pour aider à calibrer les instruments qui suivent les objets spatiaux en orbite.

Douze CubeSats ont également été éjectés des modules porteurs sur l'étage supérieur.

La mission Tether Electrodynamics Propulsion CubeSat du Laboratoire de recherche navale, ou TEPCE, se compose de deux CubeSats qui seront reliés par une longe électriquement conductrice de près de 3 300 pieds (1 kilomètre). L'expérience testera la capacité de l'attache à fournir une propulsion électrodynamique dans l'espace, que les futures missions pourraient utiliser à la place du carburant de fusée conventionnel.

Le satellite FalconSat 7, un CubeSat de la taille d'un grille-pain développé à l'U.S. Air Force Academy, a ensuite été déployé à partir de la fusée. FalconSat 7 testera une structure de télescope solaire optique déployable en orbite, un dispositif qui pourrait être utilisé lors de futures missions militaires de reconnaissance et de surveillance.

Le Falcon Heavy a ensuite sorti l'ARMADILLO CubeSat développé à l'Université du Texas à Austin. ARMADILLO embarque un détecteur de poussière pour caractériser la population de minuscules débris spatiaux en orbite terrestre basse.

Les PSAT 2 et BRICSAT 2 CubeSats de l'U.S. Naval Academy, chacun transportant des charges utiles de radio amateur, se sont ensuite séparés de la fusée. Ensuite, la fusée a déployé un Prometheus CubeSat pour le Commandement des opérations spéciales des États-Unis.

Les deux Enhanced Tandem Beacon Experiment, ou E-TBEx, de la NASA, les CubeSats ont ensuite été séparés de la fusée. Les CubeSats transmettront des signaux radio aux stations de réception sur Terre pour que les scientifiques examinent comment les transmissions sont perturbées par les perturbations dans l'ionosphère, une couche de la haute atmosphère à travers laquelle les signaux de navigation GPS et de communication par satellite doivent traverser pour atteindre les utilisateurs au sol.

Les derniers satellites à se séparer dans la première orbite de la mission STP-2 étaient le Launch Environment Observer et StangSat CubeSats, qui ont enregistré la télémétrie et les données environnementales à l'intérieur de leur boîtier de déploiement pendant le lancement. Le LEO CubeSat a été construit par des étudiants de Cal Poly, et StangSat provient d'étudiants de la Merritt Island High School en Floride.

Avec le premier lot de satellites éloignés, un deuxième tir du moteur de l'étage supérieur du Falcon Heavy a propulsé la fusée sur une orbite circulaire à environ 720 kilomètres au-dessus de la Terre, avec une inclinaison à 24 degrés, plus près de l'équateur.

Le microsatellite Prox-1 de la taille d'une valise de Georgia Tech a été le premier vaisseau spatial à se déployer sur la deuxième orbite de la mission STP-2. Prox-1, également financé par une subvention du laboratoire de recherche de l'Air Force, testera les opérations de proximité et les techniques d'inspection en orbite après avoir libéré un satellite fille le 1er juillet nommé LightSail 2, un CubeSat financé par la société planétaire conçu pour démontrer la capacité de propulsion d'une voile solaire, qui exploite la pression du soleil pour la poussée.

Un satellite nommé NPSAT 1 développé à la Naval Postgraduate School s'est ensuite séparé du Falcon Heavy. NPSAT 1 transporte deux instruments du Naval Research Laboratory pour mesurer les densités de nuages ​​d'électrons dans l'ionosphère terrestre, une couche au-dessus de la Terre qui affecte les communications radio à longue portée. Les ingénieurs utiliseront également le microsatellite pour tester un processeur informatique tolérant aux radiations, des cellules solaires expérimentales et des dispositifs de mémoire à faible coût, des capteurs de débit et un appareil photo numérique commercial.

L'événement suivant a été le déploiement du vaisseau spatial Orbital Test Bed construit par General Atomics. La mission Orbital Test Bed, ou OTB, héberge plusieurs charges utiles, dont l'expérience Deep Space Atomic Clock de la NASA, qui testera un nouveau type d'horloge atomique hyper-précise qui pourrait faciliter la navigation des sondes spatiales lointaines.

Un autre colis attaché au satellite OTB transporte les restes incinérés de 152 personnes, dont le regretté astronaute Bill Pogue et le journaliste et historien spatial Frank Sietzen. La charge utile, appelée "Heritage Flight" et arrangée par Celestis, restera en orbite avec le radeau OTB pendant environ 25 ans.

La mission d'infusion de propulseur vert de la NASA s'est également séparée sur l'orbite de 447 milles de haut. Construite par Ball Aerospace avec un système de propulsion d'Aerojet Rocketdyne, la mission testera un nouveau type de propergol « vert » non toxique qui pourrait être utilisé sur les futurs satellites pour remplacer l'hydrazine, un carburant caustique couramment utilisé sur les engins spatiaux car il peut être stocké pendant des années à température ambiante.

Lisez notre article complet sur les expériences de la NASA sur le lancement de STP-2 pour plus de détails sur l'horloge atomique dans l'espace lointain et la mission d'infusion de propulseur vert.

L'étage supérieur du Falcon Heavy a ensuite manœuvré dans la bonne orientation pour la séparation de six satellites identiques pour la mission du système d'observation de la constellation pour la météorologie, l'ionosphère et le climat-2, ou COSMIC-2.

Les satellites COSMIC-2, chacun de la taille d'un four de cuisine standard, formeront un réseau d'observation météorologique collectant des données sur la température, la pression, la densité et la vapeur d'eau à différentes couches de l'atmosphère terrestre. La mission COSMIC-2 a été développée par un consortium international d'institutions dirigé par la NOAA, l'agence météorologique du gouvernement américain et l'Organisation spatiale nationale de Taïwan, avec des contributions instrumentales de l'Air Force.

Les données de télémétrie transmises par radio depuis la fusée Falcon Heavy ont confirmé que les six satellites COSMIC-2 se sont séparés comme prévu, préparant le terrain pour la phase finale de la mission STP-2.

Le moteur de l'étage supérieur Merlin de la fusée s'est rallumé deux fois de plus pour viser une orbite unique entre 3 728 milles (6 000 kilomètres) et 7 456 milles (12 000 kilomètres) d'altitude, avec une inclinaison de 42 degrés par rapport à l'équateur.

La quatrième brûlure a établi un record pour une mission SpaceX. Aucun lancement précédent de Falcon 9 ou de Falcon Heavy n'avait déclenché son moteur de l'étage supérieur plus de trois fois.

À 6 h 04 HAE (1004 GMT), plus de trois heures et demie après le décollage, le Falcon Heavy a déployé la charge utile finale de la mission, la démonstration et les expériences scientifiques du Laboratoire de recherche de l'Air Force, ou DSX, vaisseau spatial.

Le satellite DSX volera dans une région de fente entre les ceintures de rayonnement de Van Allen avec des instruments pour mesurer les effets des ondes radio à très basse fréquence sur le rayonnement spatial, les conditions météorologiques spatiales et l'impact du rayonnement sur l'électronique et les matériaux des engins spatiaux.

"Le domaine spatial n'a jamais été aussi important pour notre nation qu'aujourd'hui", a déclaré le général de division William Cooley, commandant du laboratoire de recherche de l'Air Force. « L'expérience du satellite DSX augmentera considérablement notre compréhension de l'environnement dans lequel opèrent les engins spatiaux et nous donnera les connaissances nécessaires pour construire des satellites encore meilleurs pour protéger et défendre nos actifs spatiaux. Je suis extrêmement fier des scientifiques, ingénieurs et techniciens de l'AFRL qui ont conçu et construit le satellite DSX.

En plus des expériences de l'Air Force, DSX héberge du matériel de la NASA pour mesurer comment le rayonnement peut corrompre les dispositifs de mémoire des engins spatiaux et endommager les circuits électriques.

Avec DSX hors de la fusée, l'étage supérieur de la Falcon Heavy devait être «passivé» ou placé dans une configuration sûre, en jetant par-dessus bord le propulseur restant de la fusée. L'étape de passivation devait marquer la fin de la séquence complète de lancement de STP-2, qui devait durer entre six et sept heures.

Le lancement de mardi matin a été conçu pour exercer le Falcon Heavy à ses limites, permettant à SpaceX et à l'Air Force de collecter des données pour s'assurer que la fusée est prête à mettre en orbite les charges utiles de sécurité nationale les plus chères de l'armée.

"En termes de volume, les charges utiles occupent environ un tiers, peut-être un peu plus d'un tiers, de leur carénage de charge utile", a déclaré Mike Marlow, chef de mission STP-2 à la base aérienne de Kirtland, au Nouveau-Mexique, lors d'une conférence téléphonique. avec des journalistes avant le lancement. "Mais en termes de performances, parce que nous allons sur trois orbites différentes, cela prend en fait toutes les performances du Falcon Heavy."

Les satellites à bord de la mission STP-2, bien qu'uniques et précieux, sont tous expérimentaux. L'Air Force détient des lanceurs affectés au transport de charges utiles de reconnaissance opérationnelle, de communications et de navigation à un niveau plus élevé.

L'Air Force a annoncé que le Falcon Heavy avait été certifié après son vol inaugural l'année dernière, ce qui lui permet de remporter des contrats pour lancer les satellites opérationnels les plus critiques de l'armée. L'Air Force a signé le contrat pour la mission STP-2 avec SpaceX en décembre 2012 en tant que mission purement expérimentale.

Depuis l'étape de certification de l'année dernière, l'Air Force a attribué à SpaceX deux contrats de lancement pour des missions nommées AFSPC-44 et AFSPC-52, dont le lancement est prévu depuis le Kennedy Space Center de la NASA fin 2020 et début 2021.

La mission STP-2 sera désormais le troisième vol de certification du Falcon Heavy alors que l'Air Force s'apprête à confier au lanceur des charges utiles plus importantes.

"Ce que nous faisons maintenant est ce que nous appelons le processus de qualification des vols spatiaux", a déclaré le colonel Robert Bongiovi, directeur de la direction des systèmes d'entreprise de lancement au Space and Missile Systems Center de l'Air Force.

« Ce lancement, STP-2, est le troisième vol de certification. C'est l'un des nombreux ensembles de données et d'examens que nous effectuons avec SpaceX et tout entrepreneur pour lequel nous certifions (et) effectuons une conception et une validation non récurrentes sur … pour arriver au point où (nous) pouvons certifier que ce lanceur est prêt à lancer les charges utiles de sécurité nationale critiques que nous lancerons sur ces deux missions », a déclaré Bongiovi avant la mission STP-2.

L'Air Force utilisera également l'expérience acquise lors de la mission STP-2 pour aider à certifier le matériel de fusée réutilisé pour les missions de sécurité nationale. Les lancements de l'Air Force avec SpaceX, à ce jour, ont tous utilisé des boosters Falcon 9 nouvellement construits.

"Le lancement n'était à l'origine qu'une opportunité de caractériser le lanceur pour une utilisation future par le programme National Security Space Launch, mais il s'agit maintenant du premier lancement de l'Air Force utilisant du matériel de fusée précédemment utilisé", a déclaré Bongiovi.

Avec le vol Falcon Heavy de mardi, SpaceX a revolé un booster Falcon 24 fois depuis mars 2017, tous avec succès.

« L'utilisation du matériel précédemment utilisé fournit des informations essentielles sur la réutilisation et l'assurance qualité qui nous permettront de fournir un accès à l'espace au combattant de manière plus rentable et plus rapide, et j'apprécie vraiment les efforts de notre partenaire industriel SpaceX. pour que cela se produise », a déclaré Bongiovi.

Dans le contrat de lancement de l'AFSPC-52 annoncé l'année dernière, l'Air Force a accepté de payer 130 millions de dollars à SpaceX pour une mission Falcon Heavy. La fusée Delta 4-Heavy, le plus gros véhicule de la flotte du rival de SpaceX, United Launch Alliance, se vend environ 300 millions de dollars par vol.

Si SpaceX convainc l'Air Force de certifier des fusées réutilisées pour des missions de sécurité nationale, le prix d'une mission Falcon Heavy pourrait encore baisser.

« La raison pour laquelle nous sommes enthousiasmés par cela et par le fait d'avoir du matériel déjà utilisé sur (STP-2) est que nous avons pu suivre pendant que nous avons effectué la récupération et la remise à neuf de ces boosters,” dit Bongiovi.

La mission STP-2 était initialement censée être lancée avec de tout nouveaux boosters, mais l'Air Force et SpaceX ont convenu à la fin de l'année dernière de modifier leurs plans et de faire voler des boosters latéraux réutilisés.

STP-2 était censé être lancé lors de la deuxième mission Falcon Heavy, mais la modification du contrat a poussé le lancement de STP-2 derrière le lancement du satellite de télécommunications Arabsat 6A dans la file d'attente de SpaceX.

Les boosters de la mission Arabsat 6A étaient parmi les plus « doucement utilisés » de l'inventaire de SpaceX, ont déclaré des responsables de l'Air Force. Ils ont rencontré des forces aérodynamiques et des charges structurelles relativement bénignes lors de leur descente vers la Space Coast de Floride en avril.

Le contrat de lancement de l'Air Force avec SpaceX pour la mission STP-2 était auparavant évalué à 185 millions de dollars, selon le lieutenant-colonel Ryan Rose, chef de la division des petits lancements et cibles à la base aérienne de Kirtland.

Le lancement coûte maintenant environ 160 millions de dollars à l'armée de l'air, et l'accord de l'armée pour piloter la mission STP-2 avec des propulseurs de fusée réutilisés a été un « facteur important » de la réduction des coûts, a déclaré Bongiovi.

Avec STP-2 dans les livres, SpaceX se prépare pour une paire de lancements de Falcon 9 depuis la côte spatiale de la Floride en juillet.

L'un des vols, prévu pour le 21 juillet, lancera une capsule cargo Dragon lors d'une mission de ravitaillement vers la Station spatiale internationale.

SpaceX prépare une autre fusée Falcon 9 pour lancer le satellite de communication Amos 17 dès fin juillet pour Spacecom Ltd. d'Israël. Une date de lancement cible pour cette mission n'a pas été annoncée.

Pendant ce temps, les équipes de lancement de l'Air Force se concentreront sur trois missions en juillet.

L'Air Force soutient un test d'abandon atmosphérique de la capsule de l'équipage Orion de la NASA prévu pour le 2 juillet à Cap Canaveral. Une version d'essai du vaisseau spatial Orion décollera à bord d'un missile Air Force Peacekeeper converti pour démontrer la capacité de la capsule à s'échapper d'un échec de lancement.

Les satellites de communication et de navigation de l'Air Force devraient être lancés depuis la côte spatiale de la Floride les 12 et 25 juillet à bord des fusées United Launch Alliance Atlas 5 et Delta 4.

Suivez Stephen Clark sur Twitter : @StephenClark1.


Le télescope spatial infrarouge fait un pas en avant

Le Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) de la NASA a fait un pas de plus vers son voyage dans l'espace pour explorer la naissance et l'évolution de l'univers.

Le Space Infrared Telescope Facility (SIRTF) de la NASA a fait un pas de plus vers son voyage dans l'espace pour explorer la naissance et l'évolution de l'univers.

La mission d'astrophysique de haute priorité a terminé avec succès sa phase d'analyse préliminaire - connue dans l'industrie aérospatiale sous le nom de phase A - et commence maintenant sa phase de définition, connue sous le nom de phase B. La NASA a accordé l'approbation après un comité d'examen indépendant nommé par l'agence. ont constaté que les objectifs scientifiques de la mission SIRTF sont réalisables avec les ressources disponibles. Dans cette prochaine phase, la conception préliminaire de la mission sera développée.

"Il s'agit d'un excellent exemple de l'approche" plus rapide, meilleure et moins chère " de la NASA en matière d'exploration spatiale ", a déclaré Larry Simmons, chef de projet du SIRTF. "Grâce à l'innovation et à de nouvelles technologies, nous avons réduit les coûts tout en offrant les performances des télescopes précédents. La National Academy of Sciences a identifié SIRTF comme la mission d'astronomie américaine majeure la plus prioritaire pour les années 1990."

L'installation de télescope de 434 millions de dollars complétera le programme des grands observatoires de la NASA. Comme envisagé au début des années 1980, le plan de la NASA prévoyait une suite de télescopes spatiaux capables de couvrir une large gamme du spectre électromagnétique. Les autres observatoires de cette famille comprennent le télescope spatial Hubble, l'installation avancée d'astrophysique à rayons X (AXAF) et l'observatoire de rayons gamma Compton. Le SIRTF, dont le lancement est prévu en 2002, chevauchera les opérations de Hubble et d'AXAF et permettra des observations synergiques.

"En mettant SIRTF dans l'espace, nous pourrons détecter la partie infrarouge du spectre avec une sensibilité sans précédent", a déclaré Mike Werner, scientifique du projet SIRTF. "Cela nous permettra de répondre à des questions sur l'univers primitif et la matière noire qui n'ont jusqu'à présent pas été réalisables. Nous serons en mesure de déterminer si les étoiles qui apparaissent faibles dans la lumière visible apparaissent brillantes dans l'infrarouge en raison de la présence d'un proto -disque planétaire."

En plus de son rôle dans le programme des grands observatoires, le SIRTF marque également la première étape majeure du programme Origins de la NASA, une série de missions conçues pour étudier la formation et l'évolution des galaxies, des étoiles, des planètes et de l'univers entier.

La mission SIRTF est gérée par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, à Pasadena, en Californie, pour le bureau des sciences spatiales de l'agence, à Washington, DC. niveau d'intégration et de test, et Ball Aerospace & Technologies Corp. de Boulder, CO, qui concevra et développera l'assemblage du télescope cryogénique. Les trois instruments du SIRTF sont fournis par un trio de chercheurs principaux, un de l'Université Cornell, Ithaca, NY, du Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, MA et de l'Université de l'Arizona, Tucson, AZ.

Certaines des innovations de SIRTF comprennent une orbite solaire unique (suivant la Terre lorsqu'elle se déplace autour du Soleil), une technologie infrarouge de pointe, un nouveau télescope cryogénique léger entièrement en béryllium et un système de refroidissement de télescope économique. qui réduit la quantité de cryogène utilisée pour maintenir les basses températures nécessaires aux observations infrarouges sensibles. La NASA demandera l'approbation pour commencer la conception et le développement du SIRTF (phases C/D) au cours de l'exercice 1998.


L'équipe de contrôle de vol

L'équipe de contrôle de vol travaille à partir de la salle de contrôle dédiée aux missions d'astronomie située à l'ESOC.

L'équipe est dirigée par le directeur des opérations des engins spatiaux (SOM) David Milligan, du Royaume-Uni, il est passé de ERS-2 à Gaia et après avoir travaillé comme ingénieur système sur Envisat et spécialiste de la propulsion et de l'alimentation sur SMART-1, qui s'est terminé par un impact spectaculaire sur la Lune le 3 septembre 2006. Il a rejoint Gaia en tant que SOM en 2008 et était responsable de la préparation du segment sol, de la sélection et de la formation de l'équipe de contrôle de vol, et de la préparation du lancement. Maintenant, il est responsable des opérations de Gaia.

Comme toutes les missions contrôlées depuis l'ESOC, l'équipe Gaia s'appuiera sur des experts d'autres équipes ESOC pour assurer le succès des opérations, y compris la dynamique de vol, les installations au sol, la navigation et les systèmes de données de mission.


Diverses destinations envisagées pour une nouvelle sonde interplanétaire

Le vaisseau spatial Pluton de la NASA New Horizons a collecté des images pour ce montage de Jupiter et de sa lune volcanique Io en 2007. Crédit : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Goddard Space Flight Center

Des équipes scientifiques de tous les États-Unis ont soumis 28 propositions de missions pour explorer les lunes de Jupiter et de Saturne, toucher les satellites de type astéroïde en orbite autour de Mars, visiter des mondes invisibles et rechercher des objets qui pourraient frapper la Terre un jour.

Mais un seul des concepts remportera un financement de la NASA et s'envolera dans l'espace. La NASA sélectionnera au moins deux des propositions de subventions fédérales en août, avec l'approbation finale un an plus tard pour qu'une seule mission procède au lancement.

La mission rejoindra une famille de sondes spatiales au sein du programme Discovery de la NASA, un ensemble de projets hautement ciblés et plafonnés qui ont été envoyés vers des destinations dans tout le système solaire interne – des endroits à l'intérieur de l'orbite de Jupiter.

Bon nombre des concepts proposés serviront également de sondes scientifiques et de pionniers technologiques, démontrant des systèmes de communication ultra-rapides, des moteurs d'entraînement ionique plus puissants, des horloges atomiques ultra-précises et une nouvelle conception de bouclier thermique tissé en 3D.

Certains scientifiques en charge des missions spatiales potentielles parlent de leurs concepts, font des présentations devant des comités consultatifs scientifiques et font des présentations lors de conférences.

D'autres cachent des détails ou gardent leurs propositions entièrement secrètes.

Les propositions étaient attendues en février et pourraient cibler n'importe quel objet du système solaire en dehors de la Terre et du soleil.

Un coup d'œil aux missions divulguées jusqu'à présent révèle une liste diversifiée de destinations et d'objectifs – des télescopes de télédétection aux sondes qui goûteront et renifleront les lunes de Jupiter et de Saturne.

La NASA a changé les règles de la compétition pour la prochaine mission de classe Discovery. Pour la première fois, le plafond de coûts de 450 millions de dollars du projet n'inclura pas les dépenses d'exploitation post-lancement. La limite de coût exclut également les dépenses pour les services de lancement et les contributions internationales, qui sont payées à partir d'un compte NASA distinct.

L'agence spatiale a interdit l'utilisation d'une source d'énergie nucléaire pour la mission, limitant les options pour les engins spatiaux devant voyager loin du soleil. La NASA conserve son approvisionnement en plutonium pour une future mission de rover sur Mars jusqu'à ce que le gouvernement américain puisse redémarrer la production du matériau.

Alfred McEwen, géologue planétaire à l'Université de l'Arizona, a déclaré que l'ajustement des allocations de coûts de la NASA pour la prochaine mission Discovery pourrait passer jusqu'à 100 millions de dollars du plafond des coûts à l'extérieur. Les économies sont particulièrement notables pour les missions qui prendront plusieurs années pour se rendre sur les planètes extérieures, un temps de croisière qui consommerait généralement des fonds sans produire de résultats scientifiques significatifs.

La NASA devra toujours dépenser l'argent, mais cela ne compte plus contre une proposition de mission. Les nouvelles directives d'établissement des coûts modifient le calcul décisionnel des chercheurs qui souhaitent proposer. Pour la première fois, des sondes ciblant le système solaire externe peuvent entrer dans le plafond des coûts de 450 millions de dollars, a déclaré McEwen dans une interview à la Lunar and Planetary Science Conference à Houston.

McEwen a profité des nouvelles règles en soumettant une proposition de mission ambitieuse sur la lune volcanique Io de Jupiter.

Concept d'artiste du Io Volcano Observer. Crédit : Alfred McEwen/Université de l'Arizona/JHUAPL

La mission Io Volcano Observer serait lancée en mai 2021, se mettrait en orbite autour de Jupiter en février 2026 et effectuerait au moins neuf survols d'Io, en utilisant une antenne de communication optique à grande vitesse pour renvoyer les données vers la Terre.

L'un des survols passerait juste au-dessus de l'évent Pelé, l'un des volcans les plus actifs du système solaire.

De nouvelles éruptions reconstituent régulièrement la surface cicatrisée d'Io, et le monde hyperactif peut ressembler à l'apparence de la Terre juste après sa formation il y a 4,5 milliards d'années. Les volcans d'Io sont entraînés par le remorqueur de marée de l'immense gravité de Jupiter, qui chauffe la roche en fusion jusqu'à un point d'ébullition. Les forces de marée déclenchent des éruptions généralisées - la mission Galileo de la NASA a vu plus de 100 volcans actifs - et ouvrent une fenêtre sur le fonctionnement interne d'une planète.

McEwen a déclaré que la suite de caméras, de détecteurs de chaleur et de spectromètres de sa mission collecterait 900 fois plus de données sur Io que l'orbiteur Galileo obtenu au cours de sa tournée de huit ans autour de Jupiter, qui s'est terminée en 2003.

Le laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, qui a développé les vaisseaux spatiaux New Horizons et Messenger de la NASA vers Pluton et Mercure, dirigerait la construction et les opérations de la sonde Io, a déclaré McEwen.

S'il est approuvé, le Io Volcano Observer pourrait être rejoint par deux autres missions – des sondes de classe phare en cours de développement par la NASA et l'Agence spatiale européenne – volant autour de Jupiter en même temps.

Une autre mission dans le système solaire externe a été proposée par Jonathan Lunine, un scientifique de l'Université Cornell spécialisé dans l'habitabilité des mondes extraterrestres.

L'équipe de Lunine a mis au point un vaisseau spatial construit en interne au Jet Propulsion Laboratory de la NASA appelé Encelade Life Finder. La mission, connue sous le nom d'ELF, volerait 10 fois à travers des panaches d'eau lancés au-dessus du pôle sud de la lune glacée Encelade de Saturne

L'orbiteur Cassini actuellement à Saturne a découvert les panaches en 2005, traçant leur source jusqu'aux fractures de la croûte glacée d'Encelade, surnommées "rayures de tigre" par les scientifiques.

Des panaches spectaculaires, petits et grands, pulvérisent de la glace et de la vapeur d'eau à partir de nombreux endroits le long des célèbres "rayures de tigre" près du pôle sud de la lune Encelade de Saturne. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SSI

Equipée d'une instrumentation bien plus sensible que celle disponible sur l'orbiteur Cassini des années 1990, la mission ELF rechercherait des biosignatures dans les geysers d'Encelade. Les jets polaires projettent de l'eau, des sels et des molécules organiques à des dizaines de kilomètres au-dessus de la surface de la Lune à partir d'un océan régional souterrain.

"L'océan est transporté dans l'espace par les jets", a déclaré Lunine lors d'une présentation en février à un groupe consultatif scientifique de la NASA. "Ce sont essentiellement des échantillons gratuits, et ce processus dure depuis des décennies, sinon depuis des siècles, du moins."

Les scientifiques ont annoncé en mars que des sources chaudes parsèment probablement le fond de l'océan souterrain, des preuves étayant la théorie selon laquelle l'eau pourrait être réchauffée par des bouches thermiques similaires aux caractéristiques trouvées au plus profond des océans de la Terre. Le dernier passage de Cassini à travers les panaches d'eau d'Encelade est prévu plus tard cette année.

Alors que Cassini a détecté les panaches, les scientifiques ont besoin d'une nouvelle mission pour effectuer des mesures plus détaillées sur la température de l'océan, l'acidité de l'eau et les sources d'énergie disponibles sur Encelade. Les instruments ELF mesureraient les acides aminés - les éléments constitutifs des protéines - analyseraient les acides gras et détermineraient si le méthane trouvé dans les panaches aurait pu être produit par des organismes.

"Pour la vie, vous avez besoin de certains acides aminés, de types de carbone, d'une abondance de méthane par rapport à d'autres hydrocarbures, et si tous ces éléments se situent dans une certaine plage, cela indique plutôt un système biotique", a déclaré Lunine.

Les sondes proposées à Io et Encelade reposeraient chacune sur des générateurs d'électricité solaire – « puissance de fusion à distance » comme l'appelle McEwen – repoussant les frontières de la technologie des cellules solaires. L'orbiteur Juno de la NASA actuellement en route vers Jupiter sera le premier vaisseau spatial à utiliser l'énergie solaire dans les planètes extérieures, utilisant trois énormes panneaux solaires pour exploiter l'énergie de la lumière du soleil, même si elle s'atténue avec la distance.

Les progrès dans la conception des panneaux solaires rendent désormais les missions vers Jupiter et Saturne réalisables à moindre coût. Les sondes ont juste besoin de grands panneaux solaires extensibles pour générer suffisamment d'énergie, ont déclaré des responsables.

Les progrès technologiques et les règles comptables remaniées amènent Jupiter, Saturne et leurs lunes – autrefois relégués à des missions phares de plusieurs milliards de dollars – dans le domaine d'un programme de classe Discovery d'un demi-milliard de dollars.

La présence robotique de l'humanité dans le système solaire externe devrait diminuer d'ici la fin de la décennie. D'ici là, la mission Cassini aura terminé un crash guidé sur Saturne, la sonde New Horizons terminera ses rencontres avec Pluton et potentiellement un autre monde glacial lointain, et les recherches de Juno sur l'intérieur et le champ magnétique de Jupiter seront terminées.

Les engins spatiaux prévus pour visiter les lunes de Jupiter ne seront pas lancés avant les années 2020.

La possibilité de lancer des sondes moins coûteuses vers des destinations lointaines pourrait rétablir l'exploration sur les planètes extérieures.

Les astéroïdes et les comètes ont été des cibles populaires pour les missions Discovery passées, et les petits mondes ne manquent pas encore pour les vaisseaux spatiaux construits par l'homme.

Une proposition enverrait une sonde à Psyche, un astéroïde de près de 150 milles de large (240 kilomètres) que les scientifiques pensent être le noyau métallique restant d'une protoplanète de l'ancien système solaire.

Concept d'artiste d'une mission spatiale visitant l'astéroïde Psyche. Crédit : JPL/Corby Waste

Tournant autour du soleil dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, Psyché est un monde unique en son genre jamais étudié de près. Il est presque entièrement composé de nickel et de fer, la même composition que le noyau interne de la Terre.

Lindy Elkins-Tanton, directrice de la School of Earth and Space Exploration de l'Arizona State University, dirige l'équipe scientifique derrière la mission Psyche.

Elle a déclaré dans une interview que le vaisseau spatial – construit par Space Systems/Loral – mettrait cinq ans pour naviguer de la Terre à Psyché dans les années 2020. Si elle est approuvée, la sonde emportera des moteurs ioniques pour se guider vers la ceinture d'astéroïdes et rejoindre Psyché, où elle entrera en orbite pendant au moins un an.

La mission est chargée de découvrir si Psyché était autrefois un corps plus grand dont la croûte et le manteau avaient été retirés, exposant ainsi le noyau métallique.

« C'est l'une des rares missions (proposées) qui est vraiment une exploration », a déclaré Elkins-Tanton en mars lors de la Conférence sur les sciences lunaires et planétaires. “Personne n'a jamais vu un monde de métal auparavant. Nous n'avons aucune idée de ce à quoi cela va ressembler.

La mission Dark Asteroid Rendezvous, ou DARe, serait lancée en mai 2021 et en orbite autour d'au moins deux astéroïdes. La mission pourrait être complétée par des survols d'autres objets, selon Keith Noll, chercheur principal de DARe au Goddard Space Flight Center de la NASA.

Noll a déclaré que DARe aura besoin d'un système de propulsion électrique pour accomplir sa mission, arrivant en orbite autour de sa première cible en 2024 et atteignant une destination secondaire d'ici 2029.

DARe irait aux astéroïdes qui sont des blocs de construction restants des planètes, donnant un contexte à d'autres corps visités par des vaisseaux spatiaux robotiques.

"Beaucoup de missions sont allées à des cibles uniques", a déclaré Noll dans une interview. “Nous voulons aller vers des cibles que nous pensons être des objets assez typiques.”

Invoquant des problèmes de concurrence, Noll a refusé de divulguer les destinations de la mission ou qui fournira les instruments et le bus du vaisseau spatial DARe.

Des scientifiques de l'Université du Colorado et du JPL ont déclaré avoir répondu à l'appel à propositions de la NASA avec le Binary Asteroid in-situ Explorer, ou BASiX. La mission décollerait en décembre 2020 et atteindrait sa destination en mai 2024.

Construit par Ball Aerospace, BASiX vise l'astéroïde 1996 FG3, un objet doté de sa propre mini-lune. La sonde laissera tomber des gousses explosives pour exploser sur l'astéroïde et évaluera la force et la cohésion de la surface.

Un rapport publié dans le magazine Nature énumérait une autre mission d'astéroïde à l'étude dans le cadre du concours Discovery. La mission Lucy ferait le tour des astéroïdes troyens qui entourent le soleil en grappes sur la même trajectoire orbitale que Jupiter, mais Nature a rapporté que le concept était peu connu.

Les comètes pourraient également s'avérer être des sujets de recherche prioritaires pour la prochaine mission Discovery.

Les scientifiques ont discuté d'au moins une proposition, une mission conçue pour scanner la comète Tempel 2 avec un radar, sonder la structure interne du noyau et cartographier le corps avec une caméra couleur et un imageur thermique.

Concept d'artiste du Comet Radar Explorer. Crédit : Arizona State University/JPL-Caltech/Orbital ATK

Le Comet Radar Explorer, ou CORE, serait lancé en juillet 2021 et rencontrerait la comète Tempel 1 fin 2026. Dirigé par des scientifiques de l'Arizona State University, le vaisseau spatial de la mission serait construit par Orbital ATK et son complément de capteurs comprendrait des contributions de Allemagne et Italie.

Un trio de propositions se concentrerait sur les lunes martiennes Phobos et Deimos, déterminés à répondre aux questions fondamentales sur les origines des satellites énigmatiques de la planète rouge.

La mission Phobos and Deimos Origin Assessment, ou PANDORA, serait prête à être lancée d'ici juin 2020. Le vaisseau spatial construit par Boeing utiliserait un système de propulsion tout électrique pour se diriger vers Mars lors d'une croisière de deux ans, arrivant en août 2022, selon à Tom Prettyman, chercheur principal adjoint de PANDORA du Planetary Science Institute à Tucson, Arizona.

PANDORA commencerait une enquête de quatre ans sur les lunes martiennes, passant du temps en orbite autour de Phobos et Deimos, plongeant près de la surface du cratère de chaque satellite pour obtenir des images haute résolution et mesurer leur composition.

La mission d'exploration, de reconnaissance et d'atterrissage de Mars-Moons, ou MERLIN, atterrirait sur Phobos en octobre 2024 pour une mission de 90 jours visant à explorer les origines de la lune, testant une hypothèse selon laquelle le corps s'est initialement formé dans le système solaire externe et en quelque sorte est arrivé sur Mars.

Géré, construit et exploité par le laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, MERLIN serait lancé fin 2021 et effectuerait plusieurs survols de Deimos avant de se diriger vers Phobos, selon les scientifiques.

L'atterrisseur pourrait recevoir l'ordre de décoller à nouveau et de sauter à un autre endroit sur Phobos. Un système de télécommunications laser permettrait à l'engin de renvoyer des vidéos en temps réel des lunes, ont déclaré des responsables lors de la Conférence sur les sciences lunaires et planétaires.

La sonde PADME proposée quitterait la Terre en août 2020, atteindrait l'orbite de Mars en février 2021 et passerait par Phobos 16 fois et rencontrerait Deimos neuf fois au cours d'une mission principale d'un an.

Basé sur un bus spatial en forme de balle construit par la NASA et envoyé sur la lune en 2013, PADME signifie Photos and Deimos and Mars Environment. Comme les autres missions sur les lunes martiennes, PADME aiderait les scientifiques à résoudre les origines de Phobos et Deimos.

Concept d'artiste du vaisseau spatial PADME sur Mars. Le vaisseau spatial est basé sur la sonde LADEE envoyée sur la Lune en 2013. Crédit : NASA/Ames Research Center

Une fois ses travaux sur Mars terminés, la NASA pourrait utiliser le PADME pour expérimenter des communications laser dans l'espace lointain et réutiliser le vaisseau spatial pour échapper à l'emprise gravitationnelle de la planète rouge et se diriger vers un survol d'astéroïde.

Les scientifiques à l'origine de la mission PADME au centre de recherche Ames de la NASA la présentent comme une option moins chère et moins risquée par rapport aux concepts plus ambitieux conçus pour visiter les lunes martiennes.

Les scientifiques auraient soumis une proposition pour au moins un atterrisseur sur Mars nommé Mars Icebreaker, qui descendrait dans les plaines polaires martiennes à l'aide d'une péniche de débarquement similaire à la mission Phoenix qui y a atterri en 2008.

Le rapport de Nature sur le concours Discovery a indiqué que les scientifiques avaient envoyé des propositions pour plusieurs projets de visite de Vénus, qui a été explorée pour la dernière fois par un vaisseau spatial de la NASA en 1994, à la fin de la mission de cartographie radar Magellan. L'orbiteur de la mission européenne Venus Express, la planète sœur torride de la Terre pendant huit ans, jusqu'à ce qu'elle tombe à court de carburant fin 2014.

La NASA a contourné plusieurs propositions de mission Vénus lors de la dernière série de sélections Discovery, choisissant de financer l'atterrisseur InSight vers Mars pour la recherche sur l'activité sismique de la planète rouge.

Les missions Vénus proposées au dernier tour comprenaient des sondes avec radars pour cartographier la planète plus en détail que Magellan. Les ondes radar peuvent voir à travers l'épaisse enveloppe de nuages ​​de Vénus et résoudre le terrain de la planète.

La mission VERITAS du Jet Propulsion Laboratory – Venus Emissivity, Radio Science, InSAR Topography and Spectroscopy – étudierait la planète avec un radar en bande X à partir d'une orbite de 220 kilomètres (136 miles) d'altitude.

Un autre concept appelé la mission RAVEN - abréviation de Radar at Venus - est également en cours de validation par la NASA après avoir été affiné grâce à des études menées par des scientifiques d'institutions universitaires et des ingénieurs de Boeing.

Une mission exotique consistant à envoyer un ballon et une sonde d'entrée dans l'atmosphère à Vénus est également prévue pour le soutien de la NASA. Le Venus Atmosphere and Surface Explorer, ou VASE, effectuerait un voyage de quatre mois vers Vénus et déploierait un grand ballon dans la haute atmosphère de la planète.

La mission VASE serait dirigée par Larry Esposito, un scientifique du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l'Université du Colorado.

Le ballon ferait le tour de la planète deux fois, collectant ses propres mesures à 55 kilomètres (34 miles) au-dessus de la planète tout en relayant les données d'une sonde à entrée profonde conçue pour obtenir un profil vertical de l'atmosphère étouffante de Vénus.

La mission de la sonde d'entrée durerait environ 90 minutes lors d'une plongée suicide dans l'atmosphère, et le ballon fonctionnerait jusqu'à deux semaines après son arrivée.

Plus près de la Terre, une équipe de scientifiques dirigée par Ian Garrick-Bethell a proposé à la NASA de déployer une flotte de plus de 30 petits CubeSats de la taille d'une boîte à chaussures autour de la lune pour observer son interaction avec le vent solaire, étudier d'étranges tourbillons magnétiques localisés et suivre le mouvement de l'eau à travers la surface lunaire sans air.

Nommée NanoSWARM, la mission serait prête à décoller d'ici février 2020, selon Garrick-Bethell, professeur à l'Université de Californie à Santa Cruz. La mission de 10 mois pourrait être accomplie pour 200 millions de dollars, soit moins de la moitié du plafond des coûts de la classe Discovery, a-t-il déclaré dans une interview.

Un vaisseau mère barebone guiderait les CubeSats de la Terre à la lune, puis libérerait les minuscules satellites sur des trajectoires pour impacter la surface lunaire afin d'étudier le magnétisme inégal de la lune. D'autres CubeSats se déploieront sur des orbites à basse altitude pour recueillir des données détaillées sur les distributions d'hydrogène et d'eau au pôle sud lunaire.

Certains des CubeSats proviendront d'étudiants et de scientifiques sud-coréens dans le cadre d'un accord de partenariat international, a déclaré Garrick-Bethell.

Une autre mission lunaire probablement proposée – mais non confirmée – à la NASA en février était Moon Age and Regolith Explorer. L'atterrisseur MARE se poserait sur l'une des coulées de lave sombre et jeune de la lune et évaluerait l'âge de la roche sur le site d'atterrissage.

Les chercheurs en charge de deux concepts de télescopes ont discuté en détail de leurs plans de mission.

Concepts de l'artiste du vaisseau spatial NEOCam (à gauche) et du capteur de la caméra (à droite). Crédit : NASA/JPL-Caltech

La caméra d'objets géocroiseurs, ou NEOCam, serait positionnée au point de libration L1 gravitationnellement stable à un million de kilomètres de la Terre en ligne avec le soleil. Le détecteur infrarouge de NEOCam localisera environ les deux tiers des gros astéroïdes qui pourraient éventuellement avoir un impact sur notre planète, élargissant ainsi le catalogue croissant d'objets proches jugés potentiellement dangereux pour la Terre.

L'équipe NEOCam du JPL a reçu de l'argent de la NASA en 2010 pour développer davantage le système de caméra infrarouge du télescope fabriqué par Teledyne Imaging Sensors, ouvrant ainsi la voie à une proposition de mission complète en 2015.

Construit par Ball Aerospace, NEOCam serait équipé d'un pare-soleil pour permettre aux détecteurs sensibles du télescope de suivre les astéroïdes proches du soleil, révélant une population d'objets invisibles pour les observatoires existants.

Le télescope Kuiper conçu par Jim Bell, un astronome basé à l'Université d'État de l'Arizona, serait lancé en 2021 vers le point L2 de Lagrange à un million de kilomètres – mais dans la direction opposée de la Terre comme NEOCam.

Comme NEOCam, Kuiper serait construit par Ball Aerospace. Sa mission de trois ans observerait les géantes gazeuses du système solaire, des lunes comme Europa, Io, Ganymède et Callisto, et des objets plus petits distants aussi loin que Pluton.

Bell a décrit la proposition de Kuiper comme « trois missions en une ».

Les atmosphères de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune recevront une attention particulière, et Kuiper étudiera la distribution des petits corps dans le système solaire externe pour aider à déterminer comment les énormes planètes ont changé leur orbite depuis leur formation.

Le télescope de Kuiper fait la moitié de la taille de Hubble, mais il commencerait ses opérations au moment où la NASA s'attend à ce que le légendaire observatoire en orbite terrestre termine sa mission.


La parabole de 70 m également connue sous le nom de Mars ou DSS14 est présentée dans les séquences d'ouverture du film de 1968 Station de glace Zèbre .

UNE radiotélescope est une antenne spécialisée et un récepteur radio utilisé pour détecter les ondes radio provenant de sources radio astronomiques dans le ciel. Les radiotélescopes sont le principal instrument d'observation utilisé en radioastronomie, qui étudie la partie radiofréquence du spectre électromagnétique émis par les objets astronomiques, tout comme les télescopes optiques sont le principal instrument d'observation utilisé en astronomie optique traditionnelle qui étudie la partie des ondes lumineuses du spectre. provenant d'objets astronomiques.Contrairement aux télescopes optiques, les radiotélescopes peuvent être utilisés de jour comme de nuit.

Pionnier 4 était un vaisseau spatial américain sans équipage stabilisé en rotation lancé dans le cadre du programme Pioneer sur une trajectoire de survol lunaire et sur une orbite héliocentrique, ce qui en fait la première sonde des États-Unis à échapper à la gravité terrestre. Il transportait une charge utile similaire à Pionnier 3: une expérience d'environnement de rayonnement lunaire utilisant un détecteur à tube Geiger–Müller et une expérience de photographie lunaire. Il est passé à moins de 58 983 à 160 km de la surface de la Lune. cependant, Pionnier 4 ne s'est pas suffisamment rapproché pour déclencher son capteur photoélectrique. Le vaisseau spatial était toujours en orbite solaire à partir de 2020. C'était la seule sonde lunaire réussie lancée par les États-Unis en 12 tentatives entre 1958 et 1963. Ce n'est qu'en 1964 que Ranger 7 a dépassé son succès en accomplissant tous ses objectifs de mission.

UNE antenne parabolique est une antenne qui utilise un réflecteur parabolique, une surface incurvée avec la forme transversale d'une parabole, pour diriger les ondes radio. La forme la plus courante a la forme d'un plat et est communément appelée un antenne parabolique ou alors plat parabolique. Le principal avantage d'une antenne parabolique est qu'elle a une directivité élevée. Il fonctionne de manière similaire à un projecteur ou à un réflecteur de lampe de poche pour diriger les ondes radio dans un faisceau étroit ou recevoir des ondes radio d'une seule direction particulière. Les antennes paraboliques ont certains des gains les plus élevés, ce qui signifie qu'elles peuvent produire les largeurs de faisceau les plus étroites, de tout type d'antenne. Afin d'obtenir des largeurs de faisceau étroites, le réflecteur parabolique doit être beaucoup plus grand que la longueur d'onde des ondes radio utilisées, de sorte que les antennes paraboliques sont utilisées dans la partie haute fréquence du spectre radio, aux fréquences UHF et micro-ondes (SHF), auxquelles le les longueurs d'onde sont suffisamment petites pour que des réflecteurs de taille convenable puissent être utilisés.

le Réseau de l'espace lointain de la NASA (DSN) est un réseau mondial d'installations de communication d'engins spatiaux américains, situés aux États-Unis (Californie), en Espagne (Madrid) et en Australie (Canberra), qui prend en charge les missions interplanétaires d'engins spatiaux de la NASA. Il effectue également des observations d'astronomie radio et radar pour l'exploration du système solaire et de l'univers, et prend en charge certaines missions en orbite autour de la Terre. DSN fait partie du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.

Pionnier 5 était une sonde spatiale à rotation stabilisée du programme Pioneer de la NASA utilisée pour étudier l'espace interplanétaire entre les orbites de la Terre et de Vénus. Il a été lancé le 11 mars 1960 depuis le complexe de lancement 17A de la base aérienne de Cap Canaveral à 13 h 00 UTC avec une masse sèche en orbite de 43 & 160 kg. Il s'agissait d'une sphère de 0,66 m de diamètre avec une portée de 1,4 m sur ses quatre panneaux solaires et une orbite solaire de 0,806 × 0,995 UA.

le Bande X est la désignation d'une bande de fréquences dans la région radio micro-ondes du spectre électromagnétique. Dans certains cas, comme dans l'ingénierie des communications, la gamme de fréquences de la bande X est plutôt définie indéfiniment à environ 7,0 & 821111,2 & 160 GHz. En ingénierie radar, la gamme de fréquences est spécifiée par l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) à 8,0 & 821112,0 & 160 GHz. La bande X est utilisée pour les radars, les communications par satellite et les réseaux informatiques sans fil.

Écho du projet a été la première expérience de satellite de communication passive. Chacun des deux engins spatiaux américains, lancés en 1960 et 1964, était un satellite ballon métallisé agissant comme un réflecteur passif de signaux micro-ondes. Des signaux de communication leur ont été renvoyés d'un point de la Terre à un autre.

UNE station au sol, Station terrienne, ou alors Borne de terre est une station de radio terrestre conçue pour les télécommunications extraplanétaires avec des engins spatiaux, ou la réception d'ondes radio à partir de sources radio astronomiques. Les stations au sol peuvent être situées soit à la surface de la Terre, soit dans son atmosphère. Les stations terriennes communiquent avec les engins spatiaux en émettant et en recevant des ondes radio dans les bandes de très hautes fréquences (SHF) ou de très hautes fréquences (EHF). Lorsqu'une station au sol transmet avec succès des ondes radio à un engin spatial, elle établit une liaison de télécommunications. L'antenne parabolique est l'un des principaux dispositifs de télécommunication de la station au sol.

le Complexe de communication dans l'espace lointain de Canberra (CDSCC) est une station de communication par satellite, qui fait partie du Deep Space Network du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, située à Tidbinbilla dans le Territoire de la capitale australienne. Ouvert en 1965, le complexe a été utilisé pour suivre le module lunaire Apollo, et avec ses deux stations sœurs à Goldstone, en Californie et à Madrid, l'Espagne est maintenant utilisée pour suivre et communiquer avec le vaisseau spatial de la NASA, en particulier les missions interplanétaires. Il est géré en Australie par l'Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO).

le Réseau de suivi et de données (acquisition) d'engins spatiaux a été créé par la NASA au début des années 1960 pour répondre aux besoins de communications espace-sol de longue durée et hautement disponibles. Le réseau était le "suivi" du précédent Minitrack, qui suivait les vols de Spoutnik, Vanguard, Explorer et d'autres premiers efforts spatiaux (1957 - 82111962). Le contrôle opérationnel et la programmation du réseau en temps réel ont été assurés par le Network Operations Control Center (NOCC) du Goddard Space Flight Center (GSFC) à Greenbelt, Maryland.

le Complexe de communications de l'espace lointain de Madrid (MDSCC), en espagnol et officiellement Complejo de Comunicaciones de Espacio Profundo de Madrid, est une station satellite au sol située à Robledo de Chavela, en Espagne, et exploitée par l'Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Faisant partie du Deep Space Network du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, avec ses deux stations sœurs à Goldstone, en Californie et à Canberra, en Australie, il est utilisé pour suivre et communiquer avec les engins spatiaux de la NASA, en particulier les missions interplanétaires.

le Réseau de vols spatiaux habités était un ensemble de stations de suivi construites pour soutenir les programmes spatiaux américains Mercury, Gemini, Apollo et Skylab.

le Système de communication (sol) de la NASA (NASCOM) gère les communications terrestres entre les stations au sol, les centres de contrôle de mission et d'autres éléments des segments au sol des engins spatiaux, fournissant une transmission mondiale en temps quasi réel de commandes, de télémétrie, de voix et de signaux de télévision. Il est géré depuis le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland.

UNE antenne guide d'ondes à faisceau est un type particulier de parabole d'antenne, au niveau de laquelle des guides d'ondes sont utilisés pour transmettre le faisceau radio entre la grande parabole orientable et l'équipement de réception ou de transmission, comme par ex. Amplificateurs de puissance RF.

le Réseau chinois de l'espace lointain est un réseau de grandes antennes et d'installations de communication utilisées pour les missions spatiales interplanétaires de la Chine, ainsi que pour la radioastronomie. Il est géré par le China Satellite Launch and Tracking Control General (CLTC).

 Cet article incorpore  du matériel du domaine public provenant de sites Web ou de documents de la National Aeronautics and Space Administration.

le Horloge atomique de l'espace lointain (DSAC) est une horloge atomique miniaturisée et ultra-précise à ions mercure pour une radionavigation précise dans l'espace lointain. Elle est de plusieurs ordres de grandeur plus stable que les horloges de navigation existantes, et a été affinée pour limiter la dérive de pas plus de 1 nanoseconde en 10 jours. On s'attend à ce qu'un DSAC n'encoure pas plus d'une microseconde d'erreur en 10 ans de fonctionnement. Il devrait améliorer la précision de la navigation dans l'espace lointain et permettre une utilisation plus efficace des réseaux de suivi. Le projet est géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA et il a été déployé dans le cadre de la mission Space Test Program 2 (STP-2) de l'U.S. Air Force à bord d'une fusée SpaceX Falcon Heavy le 25 juin 2019.

Susan G. Finley, originaire de Californie, est une employée du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA depuis janvier 1958, ce qui fait d'elle la femme la plus ancienne de la NASA. Deux jours avant le lancement d'Explorer 1, Finley a commencé sa carrière au laboratoire en tant qu'ordinateur humain, calculant à la main les trajectoires de lancement de fusées. Elle est maintenant ingénieure de sous-système pour le Deep Space Network (DSN) de la NASA. Au JPL, elle a participé à l'exploration de la Lune, du Soleil, de toutes les planètes et d'autres corps du système solaire.

le Sciences de la gravité expérience et instrument mis à bord du Junon L'orbiteur de Jupiter est conçu pour surveiller la gravité de Jupiter. Il cartographie le champ gravitationnel de Jupiter, ce qui permettra de mieux comprendre l'intérieur de Jupiter. Il utilise du matériel spécial sur Junon, et aussi sur Terre, y compris les systèmes de communication à gain élevé en bande K et en bande X du Deep Space Network ainsi que Junon Système de traduction en bande Ka (KaTS). Ces composants fonctionnent ensemble pour détecter des changements infimes de fréquence radio afin de mesurer la vitesse du vaisseau spatial au fil du temps. La boîte KaTS a été financée par l'Agence spatiale italienne et supervisée par le professeur Luciano Iess de l'Université La Sapienza de Rome. KaTS détecte les signaux provenant de la DSN sur Terre, puis envoie des réponses d'une manière très précise qui permet la vitesse de Junon à déterminer à 0,001 millimètre par seconde près. Le vaisseau spatial reçoit un signal sonore sur la bande Ka, puis répond en utilisant la radio en bande X.


Voir la vidéo: La mesure précise du temps: les horloges atomiques et leurs applications (Décembre 2022).