NASA microthrustere opnår succes på ESAs LISA pathfinder

En næste generations teknologidemonstrationsmission har netop passeret en stor milepæl.

Space Technology 7 Disturbance Reduction System (ST7-DRS) er et system af thrustere, avanceret flyelektronik og software administreret af NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien. Det har fløjet på den europæiske rumfartsorganisations LISA Pathfinder-rumfartøj, som blev lanceret fra Kourou, Fransk Guyana den 3. dec. 2015 GMT (2. december PST). Fra 17. okt. systemet havde logget ca. 1, 400 timers operationer under flyvningen og opfyldte 100 procent af sine missionsmål.

De fleste thrustere er designet til at flytte et rumfartøj, men ST7-DRS har et andet formål:at holde Pathfinder så perfekt stille som muligt. Dette gør det muligt for rumfartøjet at teste teknologier, der bruges til detektion af gravitationsbølger, hvis virkninger er så små, at det kræver ekstrem stabilitet at opdage dem.

Hvor stabil er det lige? Stabil nok til at "positionsstøj" - subtile vibrationer i Pathfinders position - ikke vil overstige 2 nanometer. Det er cirka diameteren af ​​en DNA-spiral. Denne form for præcision er nødvendig for at modvirke den største forstyrrelse for Pathfinder:trykket fra sollys, der presser på rumfartøjet (ca. 25 mikronewton).

"Her er en anden måde at tænke det på:når thrusterne skyder med fuld gas, de producerer en maksimal kraft på 30 mikronewton - svarende til vægten af ​​en myg, der lander på rumfartøjet, " sagde John Ziemer fra JPL, ST7-DRS systemer leder. "For at bevare vores præcise position, thrusterne kan styres i trin på 0,1 mikronewton, svarende til vægten af ​​myggens antenne."

Balancering af alle forstyrrelser på rumfartøjet gør det muligt for Pathfinders instrumenter at forblive i næsten perfekt frit fald. Dette danner grundlaget for en fremtidig Pathfinder-type mission, som vil have brug for denne form for stabilitet for at udligne enhver anden kraft end den subtile trækkraft af gravitationsbølger, produceret af supermassive genstande som sorte huller.

"Denne præstation repræsenterer den sidste forhindring for denne udvikling af mikrothrusterteknologi, som projektet er blevet chartret til at udføre, " sagde JPL's Phil Barela, projektleder for ST7-DRS. "Vores succesfulde udvikling og demonstration af denne elektrosprayteknologi vil bane vejen for fremtidige gravitationsbølgemissioner, eller andre missioner, der kræver præcis kontrol af rumfartøjets position og pegning."

Store rumobservatorier og rumfartøjsformationsflyvende missioner kunne begge drage fordel af denne teknologi, Barela tilføjede.

ST7-DRS er et system med otte thrustere placeret på hver side af Pathfinder-rumfartøjet. Hver thruster udsender mikroskopiske væskedråber kaldet en kolloid elektrospray, som skabes og oplades gennem et elektrisk felt. Disse ioniserede dråber accelereres af et andet elektrisk felt med en modsat ladning, som skubber dem ud af thrusteren. Kraften af ​​denne reaktion giver "fremstødet", der stabiliserer rumfartøjet.

Elektrospray-mikrothrusterne blev udviklet af Busek Co., Inc., Natick, Massachusetts, med teknisk support fra JPL.

"Succesen med ST7-DRS-missionen understreger den enorme fordel ved et af NASA/JPLs nøglecharter:at modne højrisikoteknologi, der kan gavne fremtidig rumudforskning, " sagde Barela. "Samarbejdsforholdet mellem NASA/JPL, ESA, Busek og Goddard Space Flight Center har været nøglen til dette projekts succes."