ميدستار-1

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "MidSTAR-1" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( أغسطس 2023 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

MidSTAR-1 هو قمر صناعي أنتج بواسطة برنامج الأقمار الصناعية الصغيرة التابع للأكاديمية البحرية الأمريكية . وقد تم رعايته من قبل برنامج اختبار الفضاء التابع لوزارة الدفاع الأمريكية (DoD )، وتم إطلاقه في 9 مارس 2007 في الساعة 03:10 بالتوقيت العالمي المنسق، على متن مركبة الإطلاق القابلة للتصرف Atlas V من محطة كيب كانافيرال الجوية . طار MidSTAR-1 مع FalconSat 3 وSTPSat 1 و CFESat كحمولات ثانوية؛ وكانت الحمولة الأساسية هي Orbital Express .

إن MidSTAR عبارة عن حافلة أقمار صناعية متعددة الأغراض قادرة على دعم مجموعة متنوعة من المهام الفضائية من خلال استيعاب مجموعة واسعة من التجارب والأجهزة الفضائية بسهولة. يجب أن يتم دمج التجارب مع حافلة الأقمار الصناعية مع الحد الأدنى من التغييرات في تصميم حافلة الأقمار الصناعية. تم تصميم MidSTAR ليكون منصة سريعة الاستجابة ومنخفضة التكلفة نسبيًا تستوعب حمولات صغيرة معتمدة من قبل مجلس مراجعة تجارب الفضاء التابع لوزارة الدفاع (SERB) وتنتظر الإطلاق من خلال STP.

تم تصميم MidSTAR للاستخدام على حلقة محول الحمولة الثانوية (ESPA) الخاصة بـ EELV والتي طورها مختبر أبحاث القوات الجوية (AFRL) لوضعها على مركبات الإطلاق القابلة للاستهلاك Delta IV أو Atlas V. MidSTAR هي مركبة فضائية من الفئة D، تم إنتاجها بأقل تكلفة مع مخاطر فنية أعلى في الإنتاج والتشغيل. إنها بسيطة عمدًا في التصميم ومتينة في البناء، باستخدام مكونات تجارية جاهزة "للتوصيل والتشغيل" إلى أقصى حد ممكن. يتم إنجاز تطوير المكونات وتصميم مستوى لوحة الدوائر فقط عند الضرورة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يعد MidSTAR-1 أول تنفيذ لهذا التصميم. وقد تم تكليفه من قبل STP بحمل تجربة قمر الاتصالات عبر الإنترنت (ICSat) لـ SSP وتجربة المعالج القابل للتكوين المقاوم للأخطاء (CFTP) لمدرسة الدراسات العليا البحرية (NPS). بالإضافة إلى ذلك، يحمل MidSTAR-1 وحدة استشعار النانو الكيميائية (NCSU) لمركز أبحاث Ames التابع للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA) ؛ Eclipse، الذي بنته شركة Eclipse Energy Systems، Inc. لمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا (GSFC) ؛ وأداة قياس الجرعات الدقيقة (MiDN)، برعاية المعهد الوطني لأبحاث الطب الحيوي الفضائي (NSBRI) وبناها قسم هندسة الطيران والفضاء في USNA. ومن المقرر أن تستمر المهمة لمدة عامين. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تتضمن مهمة MidSTAR-1 مركبة فضائية واحدة تحت قيادة وسيطرة محطة أرضية واحدة للأقمار الصناعية (SGS) تقع في الأكاديمية البحرية الأمريكية ، أنابوليس، ماريلاند. تقوم المحطة الأرضية بإرسال ملفات البيانات المضمنة إلى الباحثين الرئيسيين عبر الإنترنت. استخدم جزء الإطلاق لـ MidSTAR-1 مركبة الإطلاق Atlas V من خلال برنامج اختبار الفضاء ، ووضع القمر الصناعي في مدار دائري على ارتفاع 496 كم، وميل 46 درجة.

يستخدم القمر الصناعي رابطًا صاعدًا بتردد 1.767 جيجاهرتز مع تردد وسيط (IF) يبلغ 435 ميجاهرتز، ورابطًا هابطًا بتردد 2.20226 جيجاهرتز. من خلال الاستفادة من تعديل مفتاح التحول المتوسط ​​Gaussian ، يتم تحقيق الاتصالات مع القمر الصناعي بمعدل بيانات 68.4 كيلوبت / ثانية أو أعلى. يستخدم القمر الصناعي أيضًا برنامجًا مفتوح المصدر يعتمد على نظام التشغيل Linux . لا يحتوي MidSTAR-1 على تحكم في الاتجاه أو تحديد ولا يوجد تحكم حراري نشط. تبلغ كتلة المركبة 118 كجم. ^[1]

إن النجاح بنسبة مائة بالمائة يعني إطلاق القمر الصناعي وتشغيله بنجاح مع الدعم الكامل للتجربتين الأساسيتين لمدة عامين. أما النجاح بنسبة خمسين بالمائة فيعني إطلاق القمر الصناعي وتشغيله بنجاح مع: الدعم الكامل لتجربة أساسية واحدة لمدة عامين؛ أو الدعم الكامل لكلتا التجربتين الأساسيتين لمدة عام؛ أو الدعم الجزئي لكلتا التجربتين الأساسيتين لمدة عامين. أما النجاح بنسبة ثلاثة وثلاثين بالمائة فيعني إطلاق القمر الصناعي بنجاح وتشغيل حافلة القمر الصناعي بالكامل مع الدعم الجزئي لأي مجموعة من الحمولات الأساسية والثانوية لأي فترة زمنية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (August 2011) (Learn how and when to remove this message)

9 مارس 2007: انطلقت مركبة MidSTAR-1 كجزء من مهمة STP-1 على متن صاروخ Atlas V التابع لشركة United Launch Alliance من محطة كيب كانافيرال الجوية. تم الإطلاق في الساعة 0310 بالتوقيت العالمي المنسق ؛ وتم فصل المركبة الفضائية في الساعة 0332 بالتوقيت العالمي المنسق. نجحت خدمة SGS التابعة للبحرية الأمريكية في الحصول على اتصالات مع المركبة الفضائية أثناء المرور الأول فوق أنابوليس ماريلاند في الساعة 0459 بالتوقيت العالمي المنسق. كانت المركبة الفضائية تعمل في وضع آمن اسميًا . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

21 مارس 2007: تم تشغيل CFTP في الساعة 2217 بالتوقيت العالمي المنسق لإضافة 6 وات مستمرة إلى حمل نظام الطاقة الكهربائية وبالتالي تقليل الضغط على البطاريات أثناء الشحن.

28 مارس 2007: تم تشغيل MiDN في حوالي الساعة 2400 بالتوقيت العالمي المنسق. توقفت المركبة الفضائية عن الاستجابة لجميع الأوامر الأرضية التي أعقبت هذا المرور.

4 أبريل 2007: أول استخدام لإعادة ضبط رمز الحريق للمركبة الفضائية في حوالي الساعة 2130 بالتوقيت العالمي المنسق. يعمل هذا الأمر على تبديل مفتاح إعادة الضبط على معالج MIP-405 وإعادة تشغيل نظام التشغيل. أعادت عملية إعادة الضبط هذه تجارب CFTP وMiDN إلى وضع الإيقاف ومسحت جميع مخازن الأوامر. في الساعة 2324 بالتوقيت العالمي المنسق، استجابت المركبة الفضائية لجهاز إرسال عند تلقي الأمر. وأكدت القياسات عن بعد أن إعادة التشغيل كانت ناجحة.

5 أبريل 2007: تم إعادة تشغيل CFTP وMiDN.

6 أبريل 2007: أدى التنزيل الانتقائي لملفات MiDN إلى استرجاع 71 ملفًا يبلغ حجم كل منها 92 بايتًا ، وتم تسليمها إلى الباحث الرئيسي. كانت هذه أول عملية استرجاع ناجحة لبيانات علمية من المركبة الفضائية. وبهذا الإنجاز، استوفت MidSTAR-1 معايير نجاح المهمة بنسبة 33%.

26 مايو 2007 : تم تشغيل NCSU في حوالي الساعة 1900 Z.

29 مايو 2007: تم تسليم أول حزمة بيانات إلى المحقق الرئيسي في جامعة ولاية كارولينا الشمالية . تم إجراء التجارب الأربع وتسليم البيانات إلى المحققين الرئيسيين.

18 يونيو 2007: أعلنت وكالة ناسا في بيان صحفي عن نجاح مشروع جامعة ولاية كارولينا الشمالية.

5 سبتمبر 2007: تجمد كمبيوتر المركبة الفضائية نتيجة لتأثيرات غير معروفة، على الأرجح اضطرابات ناجمة عن الإشعاع. حدث هذا بينما كانت المركبة الفضائية تحت أشعة الشمس الكاملة ومع تشغيل استنزاف الطاقة (30 وات) لمنع الشحن الزائد للبطارية. بدون الكمبيوتر لإيقاف استنزاف الطاقة، ظلت المركبة الفضائية في وضع طاقة صافية سالبة مستمرة مما أدى في النهاية إلى استنزاف البطاريات. عندما انخفض جهد البطارية إلى أقل من 8 فولت، تم إيقاف تشغيل المفاتيح الإلكترونية لاستنزاف الطاقة، مما أعاد المركبة الفضائية إلى طاقة صافية موجبة والسماح للبطاريات بإعادة الشحن.

7 سبتمبر 2007: بمجرد إعادة شحن البطاريات بشكل كافٍ، أعيد تشغيل الكمبيوتر بنجاح. حدث إعادة التشغيل بعد 48 ساعة من الحدث الأولي. لا تتوفر بيانات القياس عن بعد من المركبة الفضائية أو أي تجربة خلال تلك الفترة التي تبلغ 48 ساعة. تشير بيانات القياس عن بعد إلى استئناف التشغيل الطبيعي، ولكن تم إيقاف جميع التجارب في انتظار تحليل ما بعد الحدث وتطوير خطة لإعادتها إلى العمل.

12 سبتمبر 2007: تم إعادة تشغيل CFTP.

21 سبتمبر 2007: إعادة تشغيل MiDN.

أبريل 2009: انقطع الاتصال بميدستار-1. توقفت المركبة الفضائية عن الإرسال ولم تستجيب لأوامر الأرض. يرجع السبب في ذلك إلى فشل حزم البطاريات. تم إعلان ميدستار-1 خارج الخدمة. دعم ميدستار-1 بشكل كامل جميع التجارب على متنه لمدة عامين كاملين، مستوفيًا معايير النجاح بنسبة 100%. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

17 أغسطس 2023: انحدر القمر الصناعي من مداره. ^[2]

إطار MidSTAR-1 عبارة عن هيكل ثماني الأضلاع يبلغ طوله 32.5 بوصة على طول المحور الطويل، بما في ذلك نظام الفصل، و21.2 بوصة × 21.2 بوصة مقاسة من جانب إلى جانب في المقطع العرضي. يتم تثبيت آلية النشر على الوجه السالب x. الوجه الموجب x محجوز للتجارب المثبتة خارجيًا. من 38 بوصة على طول المحور x المسموح بها في غلاف ESPA ، يتم حجز 2-4 بوصات لآلية النشر (شريط الضوء الآلي مقاس 15 بوصة الذي تصنعه شركة Planetary Systems, Inc.)، و4-6 بوصات محجوزة للتجارب الخارجية. يبلغ طول الإطار 30 بوصة. جميع الجوانب الثمانية للمركبة الفضائية مغطاة بخلايا شمسية من أجل تعظيم الطاقة المتاحة. يتم تثبيت ثمانية هوائيات ثنائية القطب على الوجوه الأربعة للمركبة الفضائية والتي "تقطع زوايا" غلاف ESPA وبالتالي يتم وضعها داخل غلاف ESPA بدلاً من أن تتطابق مع سطح الغلاف. يتم تثبيت الجوانب المتبقية بفتحات عيون يمكن إزالتها قبل الطيران للرفع والنقل أثناء الدعم الأرضي.

يحتوي MidSTAR-1 على ثلاثة أرفف داخلية توفر مساحة داخل القمر الصناعي لتركيب المكونات والحمولات. يتم تحديد مواقعها حسب أبعاد الحمولات والمكونات. يمكن تغيير هذه في التنفيذات المستقبلية لنموذج MidSTAR، إذا لزم الأمر، طالما ظل الهيكل ضمن متطلبات مركز الجاذبية . يتكون الهيكل الحامل للحمل في المثمن من السطحين العلوي والسفلي، متصلين عند الزوايا الثماني بواسطة أوتار. الألواح الجانبية للمركبة الفضائية عبارة عن ألواح من الألومنيوم مقاس 1/8 بوصة مثبتة على الأوتار بمسامير رقم 10. [ ^{بحاجة لمصدر ]}

تتمثل مهمة نظام القيادة ومعالجة البيانات (C&DH) في تلقي الأوامر وتنفيذها؛ وجمع وتخزين ونقل بيانات الصيانة المنزلية؛ ودعم الحمولات الموجودة على متن المركبة. تم تصميم كمبيوتر الطيران للتحكم في القمر الصناعي وإدارة بيانات القياس عن بعد والتجارب لمدة لا تقل عن عامين.

يتكون نظام C&DH من كمبيوتر أحادي اللوحة MIP405-3X معدّل حسب الطلب والذي يتضمن (i) معالج PowerPC بسرعة 133 ميجاهرتز؛ (ii) معالج ECC بسعة 128 ميجابايت ؛ (iii) 4 منافذ تسلسلية غير متزامنة RS-232؛ (iv) منفذ إيثرنت واحد؛ (v) ناقل PC/104؛ (vi) ناقل PC/104+؛ و(vi) قرص 202-D384-X على الشريحة يوفر 384 ميجابايت من التخزين الثانوي. تدعم لوحة الكمبيوتر بطاقة تسلسلية متزامنة ESCC-104 مع منفذين تسلسليين متزامنين، وبطاقة توسعة تسلسلية EMM-8M-XT مع 8 منافذ تسلسلية غير متزامنة RS-232 /422/485 و8 قنوات إدخال/إخراج رقمية. توفر لوحة اكتساب البيانات I0485 المعدلة 22 قناة قياس عن بعد تناظرية و32 قناة إدخال/إخراج رقمية.

كان قرار استخدام MIP405 المستند إلى PowerPC بدلاً من لوحة تعتمد على x86 قائمًا فقط على انخفاض استهلاك الطاقة للوحة جنبًا إلى جنب مع مجموعة الميزات. كان الاختيار محدودًا بهندسة معالجات x86 وPowerPC و ARM بسبب قرار البرنامج باستخدام نظام التشغيل Linux. يدمج MIP405 Ethernet والمنافذ التسلسلية وواجهة Disk-on-Chip على لوحة واحدة مع توفير 128 ميجابايت من ذاكرة ECC ومعالج قوي بأقل من 2 وات. استهلك أقرب نظام قائم على x86 مع ميزات مماثلة 5 وات من الطاقة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تم اختيار M-Systems Disk-on-Chip لأنه كان بمثابة البديل الفعلي لذاكرة الفلاش القياسية. تم اختيار ذاكرة الفلاش بدلاً من القرص الصلب التقليدي لزيادة الموثوقية وتقليل الطاقة. تم اختيار الإصدار 384 ميجابايت لتوفير التخزين المطلوب لنظام التشغيل مع الحفاظ على هامش كافٍ.

تم اختيار Diamond Systems Emerald-MM-8 للوحة التسلسلية غير المتزامنة بناءً على مرونتها الفطرية مع أي من المنافذ الثمانية القادرة على التكوين كـ RS-232، RS-422، RS-485.

تم اختيار لوحة التحكم واكتساب البيانات IO485 من RMV لنظام القياس عن بعد الموزع نظرًا للدعم المدمج للتسلسل المتسلسل والتعامل مع عدد كبير من اللوحات. تعد القدرة على التوسعة المتكاملة أمرًا أساسيًا لمعالجة مشكلات القياس عن بعد المستقبلية في الإصدارات اللاحقة من خط MidSTAR. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يستخدم C&DH نظام التشغيل Linux مع نواة من سلسلة 2.4. لإنشاء بنية برمجية مفتوحة، تم اختيار مجموعة بروتوكولات IP لتوفير الاتصالات بين العمليات وداخل الأقمار الصناعية والاتصالات بين الأقمار الصناعية والأرض. سمح هذا بدمج البرامج التي تم إنشاؤها في مرافق مختلفة على أجهزة مختلفة بأقل قدر من الصعوبة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تستخدم جميع الاتصالات الداخلية والخارجية بروتوكولات الإنترنت. يتم استخدام TCP لجميع الاتصالات الداخلية عبر الأقمار الصناعية؛ يتم استخدام UDP أو MDP في الاتصال الصاعد والهابط. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• برنامج USNA MidSTAR
• يصف eoPortal MidSTAR-1