Топографический спутник ICESat-2 готовится к полету в 2017
Лазерные технологии все чаще и чаще находят свое применение во всех сферах жизнедеятельности человека. На особенном месте использование лазерных технологий в космическом пространстве. Выводимые на орбиту спутники, позволяют передавать информацию с помощью лазера, исследовать околоземной пространство, выполнять работы на других планетах. Самое современное применение лазера – это топографические исследования объектов на поверхности Земли. Лазерный луч, отражаясь от поверхности Земли, позволяет точно определить расстояние от спутника до объекта. Анализируя эти расстояния на протяжении определенного времени, можно ясно понять изменения, которые происходят, например, в ледниковом покрове Земли.
Американские ученые и инженеры в Центре космических полетов имени Годдарда, НАСА, в настоящее время готовят к полету топографический спутник ICESAT-2, который будет с помощью лазера измерять расстояние до объектов на поверхности Земли. Самое главное оборудование на борту спутника – это прибор под названием Передовая Высотомерная Топографическая Лазерная Система или ATLAS. Такие лазерные высотомеры, как ATLAS измеряют расстояние между прибором и Землей, рассчитывая, сколько времени потребуется свету, чтобы достичь Земли, отразиться от поверхности и возвратиться к прибору. Зная локализацию спутника в космосе, скорость света, спутник ICESat-2 сможет точно определить высоту объекта на Земле. Если высота объекта будет уменьшаться или увеличиваться, то спутник позволит понять произошедшие изменения.
Понимая важность поставленной задачи, американские исследователи очень скрупулёзно тестируют приборы, которые будут установлены на борту ICESat-2. Спутник должен будет каждую секунду проводить тысячу сложных операций, несмотря на нагрев, который будет происходить при взаимодействии с солнечными лучами, перепады температур, когда спутник будет выходить из тени Земли. Поэтому прежде, чем запустить спутник в неприветливую обстановку космоса, инженеры стараются, чтобы лазерные бортовые приборы надежно работали день и ночь, несмотря на температуру.
Сейчас команда работает круглосуточно, чтобы проверить приборы ICESAT-2 в терморегулирующей вакуумной камере. Инженеры должны гарантировать, чтобы собранные вместе узлы и части приборов эффективно функционировали. «Если мы делаем эти испытания, мы хотим подтвердить, что в наихудших условиях на орбите можно по-прежнему ожидать эффективную работу от наших приборов, установленных на спутнике», – сказала Мелоди Джэм, системотехник в Годдарде. «Это очень важное испытание».
У ATLAS есть три главных функции – прибор посылает свет к Земле, далее он должен постараться поймать фотоны, отраженные от поверхности, а затем он делает анализ возвращенных фотонов. Этот прибор – очень сложная система, которая имеет более 20 различных узлов, каждый из которых состоит из различных компонентов.
Техническая команда сейчас всесторонне проверяет весь прибор, и собирается полностью завершить работы над ним в 2016. Но очень важно не экономить время, а понять потенциальные сбои перед этим. В феврале 2015 инженеры в обычных условиях протестировали отдельные системы прибора – электронику, детекторы и систему, которая захватывает, отраженные фотоны.
«Наш интеграционный процесс и процесс тестирования является таким длинным и сложным, потому что мы хотим тщательно проверить, как эти все системы ведут себя на тепловых вакуумных испытаниях», – сказала Кэти Ричардсон, организатор проекта прибора ATLAS в Годдарде.
Во время испытаний систем прибора в вакуумной камере, в ней имитировались определенные условия – как системы будут вести себя на Солнце, когда температура повышается или в тени Земли, когда температура понижается. При каждой из тех максимальных или минимальных температур инженеры-испытатели посылали лазерные сигналы через специально предназначенный волоконно-оптический кабель, который имитирует лазерный свет, отражающийся от Земли и возвращающийся назад к космическому кораблю.
Научная группа имитировала также различные сценарии отражения фотонов. Например, если будут производиться измерения, а Земля будет затянута облаками. Прибор должен в таком случае понять отличие между возвращенными фотонами при обычных измерениях, точно рассчитать его и выдать правильный результат. Плюс это нужно будет делать под воздействием различных температур в космосе.
Специально предназначенная наземная аппаратура, волоконная оптика и лазеры, которые имитировали все эти сценарии, проверяли не только, как детекторы ATLAS и электроника работают вместе, но также и как функционирует бортовой компьютер, который должен будет выполнять все вычисления.
На проведенных испытаниях, система показала себя хорошо, возвращая данные, которые ученые ожидали увидеть. А вот работа бортового компьютера, была оценена, как достаточно медленная. Эту и другие проблемы команда устранит в ближайшие месяцы, прежде чем проверит весь прибор, задолго до старта ICESat-2, который намечен в 2017.
май 2015. Байбиков Вадим Вадимович для Новости 94