aktualności

Sonda New Horizons przelatuje obok Ultima Thule

44 31 grudnia 2018, 16:46 Mateusz Brzostek

Za kilkanaście godzin, około 6:30 polskiego czasu sonda kosmiczna New Horizons zbliży się do planetoidy Ultima Thule. Będzie to najodleglejszy od Ziemi i Słońca obiekt odwiedzony przez instrument naukowy i bezpośrednio zbadany.

Sonda New Horizons za kilkanaście godzin zbliży się najmocniej do planetoidy 2014 MU69 Ultima Thule. To ciało niebieskie położone daleko za orbitą Plutona, według wszelkich przesłanek uformowane i pozostające w tak wielkiej odległości od Słońca przez cały czas od powstania Układu Słonecznego. Jest zapewne jednym z planetozymali – zalążków, wokół których skupiało się więcej i więcej materii z dysku gazu otaczającego młode Słońce, i które utworzyły planety. Naukowcy liczą na to, że obserwacja Ultima Thule pozwoli dowiedzieć się czegoś więcej o powstaniu Układu Słonecznego i planet.

Trasy i pozycje sond kosmicznych opuszczających Układ Słoneczny.

New Horizons spotka się z Ultima Thule w odległości ponad 44 jednostek astronomicznych (6,6 miliarda kilometrów) od Ziemi. Sygnał radiowy biegnie stamtąd na Ziemię ok. 6 godzin i 10 minutPing = 22081000 ms.. Takie opóźnienie wyklucza zdalne sterowanie sondą. Cały program opisujący zachowanie pojazdu w trakcie przelotu został przesłany na sondę tydzień temu i załadowany kilka dni temu. Teraz sonda znajduje się w trybie spotkania – nie będzie wykonywać żadnych dalszych korekcji kursu, nawet gdyby nadeszły takie instrukcje z Ziemi. Wszystko jest podporządkowane pozyskaniu użytecznych zdjęć i pomiarów, nawet gdyby jakieś podsystemy uległy awarii albo zaszedł nieprzewidziany wypadek (np. zderzenie z niewykrytymi skałami, które mogyłyby orbitować wokół Ultima Thule).

Sonda minie badany obiekt w odległości ok. 3500 kilometrów. Pierwsze zdjęcia o bardzo niskiej rozdzielczości (ok. 100×100 px) zostaną wysłane na Ziemię natychmiast i powinny zostać udostępnione jeszcze 1. stycznia. Dzień później zaczną napływać obrazy w wysokiej rozdzielczości i inne dane pomiarowe. Najsilniejszy aparat cyfrowy na pokładzie New Horizons powinien sfotografować powierzchnię Ultima Thule z rozdzielczością ok. 30 m na piksel.

Sonda New Horizons. Po lewej widoczny 20-centymetrowy obiektyw teleskopu LORRI. Z tyłu (czarny, użebrowany) widoczny generator RTG

New Horizons to stosunkowo niewielki pojazd, znacznie mniejszy od sondy Cassini, która zakończyła misję ponad rok temu. Jest zasilana przez generator radioizotopowy (RTG), w którym niewielka ilość radioaktywnego pierwiastka rozpada się stopniowo wydzielając ciepło. Z ponad 3 kW oddawanego ciepła trochę ponad jedna dwudziesta (190 W) jest przekształcana w elektryczność. Z tego około połowę zużywają instrumenty naukowe i komputery pokładowe sondy, a połowa jest przeznaczana na ogrzewanie sondy. Większa część sondy jest zamknięta w dobrze zaizolowanej obudowie, która chroni jej podzespoły przed zamarznięciem. Jedynie duża antena, reaktor RTG i aparaty cyfrowe są wystawione na zimno przestrzeni kosmicznej. Sensory aparatów cyfrowych pracują z większą czułością i generują mniej szumów, jeśli są utrzymywane w bardzo niskiej temperaturze. Generator RTG jest od nich maksymalnie odsunięty i oddzielony od reszty sondy barierą powstrzymującą promieniowanie, które mogłoby zakłócać pracę elektroniki. Wykorzystany w New Horizons reaktor był najpierw budowany jako zapasowa część do misji Cassini. Produkcja plutonu, który jest „paliwem” tego reaktora, była utrudniona z powodu procedur bezpieczeństwa i przeszkód biurokratycznych. Ostatecznie Departament Energii USA dostarczył tylko 1/3 tej ilości plutonu, która zasilała sondę Cassini. To zdecydowało o wielkości New Horizons i ilości instrumentów pomiarowych, jakie można było zamontować w sondzie.

New Horizons w trakcie budowy

Mózgiem sondy są dwa niezależne, identyczne komputery sterujące (Command and Data Handling processor) i dwa komputery nawigacyjne (Guidance and Control processor). Duplikacja gwarantuje, że w przypadku awarii jednego komputera działanie sondy nie zostanie zakłócone. W tych komputerach wykorzystano procesory Mongoose V, zaprojektowane w 1997 roku przez dawno nieistniejącą firmę Synova. To 32-bitowe procesory o architekturze MIPS-I i taktowaniu 12 MHz. Bardzo podobny, ale trzy razy szybciej taktowany procesor wykorzystano do budowy konsoli PlayStation (tej pierwszej, z 1995 roku).

Procesor Mongoose V i jego schemat blokowy

Mongoose V mają 2 kB pamięci podręcznej na dane, zintegrowany kontroler RAM-u i dwa kontrolery UART – jak na standardy mikrokontrolerów do zastosowań wbudowanych z 1997 roku to bardzo wydajne i wszechstronne procesory. Od tamtych czasów architektura MIPS przeszła długą ewolucję i kilka razy zmieniła właściciela; ostatnio Imagination Technologies (twórcy mobilnych GPU PowerVR) sprzedało architekturę MIPS firmie Wave Technologies. Niebawem architektura MIPS ma zostać otwarta, co może być jej ostatnią szansą, żeby uniknąć całkowitego wyparcia przez RISC-V. 

Dane zebrane przez aparaturę pomiarową New Horizons są zapisywane w dwóch kopiach, w dwóch osobnych modułach pamięci półprzewodnikowej o pojemności 8 GB każdy. Oprócz tego na tych kosmicznych SSD są zapisane kopie zapasowe oprogramowania, które moga być przywrócone w razie nieudanej aktualizacji.

Transmisja danych z tak wielkiej odległości przebiega z prędkością ok. 2000 b/s – a użytecznych danych jeszcze wolniej, bo część przepustowości zostaje zużyta na techniki korekcji błędów. Pobieranie danych, które New Horizons pozyska podczas spotkania z Ultima Thule ma potrwać prawie dwa lata.

Ziemia jest obecnie po przeciwnej stronie Słońca, niż Ultima Thule i New Horizons. Gdybyśmy chcieli spojrzeć w kierunku New Horizons w trakcie spotkania, musielibyśmy patrzeć ok. 6:30 rano na gwiazdozbiór Strzelca i Słońce. O tej godzinie Słońce będzie jeszcze poniżej horyzontu, a gwiazdozbiór Strzelca w ogóle nie jest widoczny zimą z Polski, bo znajduje się nad horyzontem tylko w dzień.

Jeśli chcecie dowiedzieć się więcej, albo nie idziecie spać i chcecie śledzić transmisję z NASA, polecamy dodatkowe źródła:

Źródło: NASA, własne
*Konto usunięte*2018.12.31, 17:20
66#1
Nie rozumiem tego:
z reguły newsy u was to dno, prawie nic nie warte teksty, pisane bez żadnego przygotowania.
A czasem trafia się coś wyraźnie lepszego jakosciowo. Na wciąż tym samym portalu.
golyZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
goly2018.12.31, 17:20
-43#2
takie stare dziady zamiast jakiegoś normalnego cpu, to samo co za debile ograniczyli ten pluton
ja__Zobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
ja__2018.12.31, 17:33
35#3
fajny newsik, duzo lepszy niz standard
Edytowane przez autora (2018.12.31, 17:34)
Markus_TVNZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Markus_TVN2018.12.31, 17:34
-35#4
Nie wiem dlaczego oni takie słąbe cpu wsadzili do tej sondy ?
Więcej wattów z reaktora RTG + większa moc nadajnika + szybszy procesor do kompresji danych to chyba by poprawiło wydajność sondy .
KituZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Kitu2018.12.31, 17:37
35#5
No i takie teksty na Labie to ja rozumiem - porządny, merytoryczny news z dodatkowymi linkami do doczytania, a nie kopiuj-wklej z notatki prasowej, artykułu na konkurencyjnych portalach albo plotki z twittera/reddita.

goly @ 2018.12.31 17:20  Post: 1182062
takie stare dziady zamiast jakiegoś normalnego cpu, to samo co za debile ograniczyli ten pluton

W kosmosie sprzęt ma być niezawodny, a nie wydajny - dlatego najczęściej nie stosuje się najnowszego (najwydajniejszego) CPU na rynku, tylko starsze i sprawdzone w 'ciężkich warunkach' jednostki. Dochodzi jeszcze kwestia oprogramowania, które pisze się i optymalizuje z myślą o konkretnym procesorze.
Markus_TVN @ 2018.12.31 17:34  Post: 1182065
Nie wiem dlaczego oni takie słąbe cpu wsadzili do tej sondy ?
Więcej wattów z reaktora RTG + większa moc nadajnika + szybszy procesor do kompresji danych to chyba by poprawiło wydajność sondy .

Kiedyś już pisałem komentarz na ten temat - to nie wydajność sondy jest problemem, tylko odległość, na którą trzeba przesłać dane. Zobacz jak mała jest ta antena, jak mała moc może być poświęcona na transmisję danych i jak ogromne zakłócenia są po drodze.
Edytowane przez autora (2018.12.31, 17:39)
optujZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
optuj2018.12.31, 17:38
12#6
@goly ...wszystko pobiera energię, w tym przypadku im mniej tym lepiej ...tam nigdzie nie ma gniazdka do podłączenia ładowarki a zasoby energii są ograniczone.
Edytowane przez autora (2018.12.31, 17:38)
StjepanZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Stjepan2018.12.31, 17:45
12#7
Dobry news, na poziome, a co do CPU to nic mocniejszego tam nie potrzeba, po pierwsze jest potrzebna energia która mu się to zasilać, po drugie warunki, kosmos to najestremalniejsze warunki jakie znamy ten CPU musi być odporny.
FonzieZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
Fonzie2018.12.31, 17:47
Markus_TVN @ 2018.12.31 17:34  Post: 1182065
Nie wiem dlaczego oni takie słąbe cpu wsadzili do tej sondy ?
Więcej wattów z reaktora RTG + większa moc nadajnika + szybszy procesor do kompresji danych to chyba by poprawiło wydajność sondy .

Wychodzi na to że nowsze i mocniejsze procesory nie są odporne na promieniowanie kosmiczne jak te których użyli (a i pewnie koszty produkcji zrobiły tu swoje).
Taki Pentium III zapewne usmażył by się w połowie drogi do Marsa lub nawet wcześniej.
Edytowane przez autora (2018.12.31, 17:48)
CryKonZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
CryKon2018.12.31, 18:45
18#9
Wartościowy artykuł. Oby więcej takich o kosmosie.
DaviMZobacz profil
Poziom ostrzeżenia: 0%
DaviM2018.12.31, 18:46
25#10
Na szczytach władzy w PClabie...

- Tak przejrzałem ostatnio nasze niusy z tego roku i nic fajnego w sumie nie opublikowaliśmy...
- Spokojnie, rok jest długi, jeszcze coś wymodzę...
- Tylko że dzisiaj Sylwester...
- O k...a...
- No właśnie...
Edytowane przez autora (2019.01.01, 02:43)
Zaloguj się, by móc komentować
1