Підготовка до місії ATHENA. SENER Polska пройшла функціональні випробування Механізму вибору приладів

Хоча для початку місії ATHENA — нині одного з найбільших наукових починань Європейського космічного агентства — ще 11 років, робота над проектом вже на передовій стадії впровадження. Результатом стане космічний телескоп, здатний спостерігати за утворенням галактик і чорних дір у діапазоні рентгенівських променів. Активним учасником цих препаратів є компанія SENER Polska, яка нещодавно завершила функціональні випробування прототипу однієї з підсистем розробленої обсерваторії — ISM Instrument Selection механізму.

Розроблений інженерами SENER Polska, Механізм вибору приладів (ISM) використовується для зміни положення дзеркала щодо вимірювальних приладів, розміщених на телескопі — так, щоб промінь променя переходив до одного з двох наукових приладів. Широкий міжнародний консорціум космічних агентств та науково-дослідних інститутів відповідає за впровадження обох дослідницьких пристроїв (спектрометр X-IFU та відеоконвертер WFI для вимірювання рентгенівських хвиль) — за участю Астрономічного центру Ніколаус Коперник та Центр космічних досліджень Польської академії наук.

Під час реалізації проекту SENER Polska він співпрацював з 38 польськими партнерами та науково-дослідними інститутами, які для виробництва його компонентів та механізмів. Як зазначено в оголошенні компанії, функціональні випробування прототипу ISM підтвердили, що пристрій працює за призначенням, придатний для подальшого розвитку і може бути використаний у космічній місії.

Найбільші інженерні проблеми виникають внаслідок розміру дзеркала — воно має діаметр понад 2 метри і важить понад тонну. Під час запуску нашому механізму доведеться витримувати перевантаження до 15 г. Під час його розробки ми використовували інноваційне рішення SENER — пристрій — це гексапод, тобто структура, яка використовує шість сервомоторів, щоб точно переміщати дзеркало в багатьох площинах.

Катажина Окульська-Гавлік, керівник проекту в SENER Polska

Зонд ATHENA буде великим рентгенівським телескопом з фокусною відстанню 12 м. Поширена думка, що космос заповнений холодною порожнечею, але рентгенівська астрономія показала, що Всесвіт гарячий і сповнений енергії, до того, що з’являються зірки об’єкти низької температури. Температура поверхні зірок коливається в межах від 2 000 до 30 000 кельвінів. Тим часом більша частина звичайної матерії Всесвіту може бути укладена в газові хмари, гарячіші за мільйон Кельвінів. При таких температурах газ яскраво світить на рентгенограмах.

Мета ATHENA — вивчити цю гарячу міжгалактичну речовину та чорні діри — як вони ростуть і як вони впливають на форму Всесвіту. Зонд здійснюватиме багато точкових спостережень за вибраними фрагментами космосу — передбачається приблизно 300 спостережень на рік. Місія планується мінімум на 5 років, але всі системи розроблені для роботи вдвічі довше.

У космічному секторі такі наукові місії, як ATHENA, є одними з найвимогливіших. Вони також особливо сприяють науково-технічному прогресу, оскільки нові відкриття потребують створення абсолютно нових пристроїв.

Однак це породжує багато додаткових проблем. Ті, з якими стикаються інженери SENER Polska, стосуються вирівнювання впливу перевантажень і напруг на стан і придатність чутливого спостережного пристрою, в т.ч. завдяки великій масі його дзеркала. У цій ситуації головним завданням проектування фахівців компанії було створити не тільки високоточну, але й стійку систему позиціонування та контролювати положення дзеркала телескопа — щоб не передавати занадто велику силу під час обертання дзеркальної колони, що в умовах нульової сили може призвести до дестабілізації положення зонда , За це відповідає ширший прилад, який, з одного боку, захищає дзеркало під час польоту і дозволяє точно розміщувати механізм відносно двох приймачів.

зображення
Ілюстрація: Sener Polska

 

Проектування, виготовлення та тестування прототипу механізму вибору приладів не було єдиним завданням SENER Polska в рамках співпраці з ESA в рамках місії ATHENA. Система також використовуватиме інший продукт цієї компанії — HDRM (механізм утримування та вивільнення), який має на меті забезпечити на початковому етапі місії важке головне дзеркало телескопа залишатися нерухомим, поки зонд не стане правильним орбіта. Тоді механізм буде відпущений і можна буде перемістити дзеркало.

Як т. Зв hexapod, ISM буде пристроєм з шістьма ступенями свободи. Це дасть можливість використовувати одне основне дзеркало для потреб двох окремих приладів, спрямовуючи дзеркало на правильну фокусну відстань. Це рішення рідко використовується в космічних місіях через його складність. Тим не менш, концепція дизайну ISM схожа на інші, створені раніше SENER — включаючи розробку Міжнародного механізму причалу і стикування (IBDM).

Космічний сектор та коронавірусна епідемія

Епідемія SARS-CoV-2 впливає на космічний сектор. З 16 березня жоден рейс з космічного центру Куру у Французькій Гвіані до подальшого повідомлення не здійснюватиметься. Місія європейського марсіанського робота ExoMars, який повинен був вилетіти в липні цього року, була перенесена на два роки. SENER Polska вже поставив готовий продукт до цієї місії — "пуповину", тобто механізм, який звільняє електричне з'єднання, що є критичним для успіху місії.

Проте космічні проекти мають довгострокову перспективу. Хороший приклад — місія ATHENA. ESA розпочала підготовку до нього за багато років до початку запланованого на 2031 рік. У цьому полягає специфіка наукової програми ESA «Космічне бачення» — всередині неї реалізуються технічно та науково-вимогливі проекти, реалізація яких планується десятиліттями.

З одного боку, це дозволяє розвивати справді передові технології, на розвиток яких потрібно багато років. З іншого боку, такі наукові місії, як ATHENA, JUICE або Euclid, забезпечують стабільний попит у європейському космічному секторі. Європейські компанії знають, що частина бюджету ЄКА призначена для фінансування багаторічних програм. Це дозволяє нам створювати стратегії розвитку та інвестувати в перспективні технології.

д-р Ілона Войткевич, директор з розвитку SENER Polska

Facebook Comments