Evropský vědecký JUICE: Integrace ramene

O tom, že evropská sonda JUICE pro průzkum Jupiteru dostala 10,6 metru dlouhé rameno, jsme na našem webu psali už v polovině března. Dnes se k tomuto tématu vracíme, abychom jej rozebrali podrobněji. Na webu ESA se totiž na tuto operaci zaměřil další díl seriálu, který postupně mapuje stavbu této zajímavé sondy. Ale nebude zde řeč pouze o ramenu. V uplynulých měsících splnil vývoj sondy JUICE hned několik důležitých milníků. Inženýři integrovali na sondu zmíněné rameno, dále připojili mnoho přístrojů a také velká vysokozisková anténa už dorazila a podstoupila důkladné vibrační zkoušky, které ověřují, zda hardware přečká podmínky při startu.

Přístroje na JUICE.

Přístroje na JUICE.
Zdroj: https://sci.esa.int/

Na konci února přišla v integrační hale firmy Airbus satellite v německém Friedrichshafenu na řadu instalace ramene pro přístroje J-MAG a RPWI. Rameno bude držet pět senzorů citlivých na mangnetické pole dále od těla sondy, aby se zabránilo možným nežádoucím magnetickým interferencím v době, kdy budou senzory měřit drobné odchylky Jupiterova magnetického pole. Samotné rameno je zatím složeno na tři části a celé váží jen 44 kilogramů. Celé je vyrobeno z nemagnetických materiálů včetně uhlíkových vláken, titanových a hliníkových slitin, nebo bronzu. Základním předpokladem úspěchu je odolnost konstrukce vůči teplotám – 210 až + 250 °C.

Tři senzory přístroje J-MAG (dva fluxgate magnetometry a jeden skalární magnetometr) a dva senzory přístroje RPWI na rameni pomohou sondě JUICE charakterizovat magnetické prostředí kolem Jupiteru, prozkoumat magnetismus Ganymedu (jediného měsíce naší soustavy, který má vlastní magnetické pole), ale také prozkoumat podpovrchové oceány na ledových měsících Jupiteru. Vědce zajímá interakce magnetického pole Jupiteru se třemi velkými ledovými měsíci (Europou, Callisto a Ganymedem), rádi by se také pomocí přístrojů J-MAG a RPWI dozvěděli něco o plazmatickém prostředí tohoto planetárního systému.

Rameno postavila španělská firma SENER a testy proběhly v nizozemském středisku ESTEC. Testovalo se třeba chování na vibračním stole jak před cvičným rozložením tak po něm. Mimochodem během tohoto rozkládání bylo rameno nadlehčováno heliovými balony, aby se nasimulovaly podmínky mikrogravitace, ve kterých bude rameno v kosmickém prostoru pracovat. Rameno prošlo také důkladnými tepelnými zkouškami, které zase ověřovaly jeho chování za výrazně odlišných teplot a při různých úrovních osvětlení, které zažije během své mise.

Příjezd sondy JUICE v transportním kontejneru do Friedrichshafenu.

Příjezd sondy JUICE v transportním kontejneru do Friedrichshafenu.
Zdroj: http://www.esa.int/

Integrace ramene magnetometru je velkým krokem v rámci celkového integračního procesu pokročilých palubních systémů. Hlavní tělo sondy JUICE dorazilo do střediska firmy Arianegroup v Lampoldhausenu 2. srpna 2019 a strávilo tu sedm měsíců. Během této doby se technici pečlivě věnovali integraci strukturálních, tepelných a pohonných systémů. Poté se mohla sonda přesunout na nové stanoviště – do již zmíněné haly firmy Airbus ve Friedrichshafenu, k čemuž došlo v dubnu 2020. V dalších měsících proběhla integrace dalších přístrojů, jednotek, antén, komunikačních systémů, které se před integrací musely samozřejmě otestovat. Za všechny můžeme zmínit třeba gyroskopy, sledovače hvězd nutné k jemnému doladění orientace a extrémně přesnému zaměření, dále pak optickou lavici, která je potřebná k tomu, aby bylo možné zarovnat vědecké přístroje a senzory. Zapomenout nemůžeme ani na pohyblivou středněziskovou anténu, která umožní přenos cenných vědeckých dat na Zemi během průletu sondy JUICE kolem Venuše (v té době bude vysokozisková anténa fungovat jako sluneční štít), ale i při studiu Jupiterových měsíců.

Mezi přístroji můžeme zmínit 3GM ( Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons), což je radiový experiment, který byl v únoru integrován do sondy. K tomu ale mohlo dojít až poté, co dorazil ultrastabilní oscilátor, který čekal na dokončení tepelných, elektromagnetických zkoušek v laboratořích ESTEC. Experiment 3GM bude studovat gravitační pole Ganymedu, Callisto a Europy, pokusí se zachytit profily atmosféry a ionosféry Jupiteru i jeho měsíců a kromě toho prozkoumá také rozsah podpovrchových oceánů na měsících. Kromě tohoto přístroje byly integrovány také instrumenty PEP-Lo (Particle Environment Package), UVS (UV Imaging Spectrograph), RPWI (Radio & Plasma Wave Investigation) a RIME (Radar for Icy Moons Exploration).

25. září 2020 probíhala integrace segmentů jednoho fotovoltaického panelu.

25. září 2020 probíhala integrace segmentů jednoho fotovoltaického panelu.
Zdroj: https://cdn.sci.esa.int/

PEP-Lo prozkoumá kosmické prostředí Jupiteru a jeho ledových měsíců a poskytne nesrovnatelně přesné a podrobné pohledy na rozsáhlé oblasti plazmatu a radiace, které obklopují Jupiter. UVS zase charakterizuje atmosféru a polární záře Jupiteru a jeho měsíců, zatímco RPWI prozkoumá prostředí jupiterova systému z pohledu radiového a plazmatického. Led penetrující radar RIME uvidí pod povrch ledové krusty jupiterových měsíců až do hloubky 9 kilometrů. Bude tak možné prostudovat podpovrchové útvary a zhodnotit obyvatelnost a geologickou aktivitu těchto světů. Anténa přístroje se v září 2017 testovala v závěsu pod vrtulníkem v Heiligenbergu nedaleko Friedrichshafenu. Ověřovalo se, jak tato 16 metrů dlouhá anténa bude reagovat na tělo sondy a hlavně na její obří fotovoltaické panely. Aby toho nebylo málo, tak v areálu Airbus Netherlands v Leidenu byly cvičně rozloženy panely fotovoltaických článků.

Odborníci z Thales Alenia Space pózují u dokončené vysokoziskové antény HGA pro sondu JUICE.

Odborníci z Thales Alenia Space pózují u dokončené vysokoziskové antény HGA pro sondu JUICE.
Zdroj: https://www.thalesgroup.com/

Začátkem tohoto roku dorazila do čisté místnosti firmy Airbus ve Friedrichshafenu dvouapůlmetrová vysokozisková anténa. V té době už za sebou měla zevrubné vibrační testy, které proběhly v Itálii ve firmě Thales Alenia Space. Tato firma navrhla, vyrobila a dodala celou anténu, přičemž bude mít na starost také každodenní stahování dat a komunikační spojení. Přes pozemní stanice ESA v Austrálii, Španělsku a Argentině by mělo denně protéct 1,5 – 2 Gb dat. Anténa bude muset odolat extrémním výkyvům teplot, ionizujícímu a ultrafialovému záření, nebo vibracím při startu. Kompozitní materiály a povlaky nanesené na povrch si tedy užily své. Anténa byla vystavena ekvivalentu 32 000 hodin osvětlení Sluncem a vydržela i teploty mezi minus a plus 214 stupňů Celsia.

Vibrační testy napodobují síly a zrychlení, které hardware zažívá při startu. Cílem testů je zjistit, zda se daný díl při startu rakety jednoduše nerozpadne. Vysokozisková anténa byla pro tuto zkoušku připojena k hydraulickému vibračnímu stolu a následně mohla být vystavena vibracím o různých frekvencích. Začalo se nízkofrekvenčními sinusoidovými vibracemi a postupně se přecházelo k ostřejším vlnám na vyšších frekvencích. Díky tomu se anténa řízeně i náhodně pohybovala v důsledku různých vibrací (např. sinusoidovými variacemi x a y, které otřásají stolem ze strany na stranu nebo nahoru a dolů, nebo občasnými pulsy vyšší frekvence, které představují intenzivnější a náhodné období namáhání).

Sonda JUICE bude po dokončení slušný macek - vážit má skoro pět a čtvrt tuny.

Sonda JUICE bude po dokončení slušný macek – vážit má skoro pět a čtvrt tuny.
Zdroj: http://www.esa.int/

Takové testy jsou nezbytné pro potvrzení, že je anténa schopná odolat extrémním podmínkám při startu, aby mohla spolehlivě poskytovat čistou komunikaci se zemí i ve složitých kosmických podmínkách. Pro všechny přístroje a systémy sondy JUICE jsou zapotřebí specializované nástroje a zařízení pro podrobné testování, které závisí na mnoha faktorech. Veškeré testy se navíc provádí v čistých místnostech. Sonda JUICE byla nedávno odpojena od svého „víceúčelového vozíku“, aby mohla být zvednuta jeřábem a přesunuta ze svého typického umístění v čisté místnosti na speciální stanoviště. Právě zde bylo možné zajistit přístup do spodní části sondy – konkrétně k izolaci a všemožným rozvodům kolem hlavního motoru. Další kroky obnáší připojení vícevrstvé izolace k tělu sondy. V nadcházejících měsících podstoupí JUICE hlavní environmentální testy prostředí, kdy bude vystavena vakuu, bude se ověřovat mechanické chování, elektromagnetické vlastnosti, ale také komplexní testy pozemního segmentu. Než bude možné testy ukončit a odeslat sondu na kosmodromu, bude se muset otestovat celá řada systémů.

Přeloženo z:
https://sci.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://cdn.sci.esa.int/…/75cf1cb4-1186-1558-5230-6c474cce97b7?version=1.0&t=1618427796891
http://sci.esa.int/science-e-media/img/b6/ESA_JUICE_Instruments.jpg
http://www.esa.int/…/ESA_s_Jupiter_explorer_Juice_arrives_for_integration_pillars.jpg
https://cdn.sci.esa.int/…/aae86b3d-2550-c19c-0481-9bd488a90c3b?version=1.0&t=1602771023934
https://sci.esa.int/…/JUICE_arrives_at_Airbus_facilities_in_Friedrichshafen_Germany_4.jpg
https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/database/assets/images/2021-02/_X8A0144.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.