Dawn Journal: Encendiendo la propulsión de iones…

Cada propulsor está montado en un sistema de cardán que permite cambiar unos pocos grados la dirección en la que apunta. El ángulo no es grande; el rango total corresponde a menos del movimiento del minutero de un reloj en 3 minutos. Mientras que el propósito de IPS es empujar es impulsar la nave espacial en su órbita (alrededor del Sol ahora, y luego alrededor de Vesta o Ceres), el sistema de control de actitud usa el empuje como uno de sus medios para controlar la orientación de la nave espacial girando lentamente el propulsor Se ordenó al cardán del propulsor n.º 3 que ejecutara una serie de movimientos preprogramados el 2 de octubre y se verificó su estado.

Algunos de los componentes de los propulsores son muy sensibles a la contaminación, en particular el agua. Si bien se hizo todo lo posible para evitar que el aire y su inventario normal de vapor de agua quedaran atrapados en el sistema mientras estaba en la Tierra, es inevitable que algunas moléculas de agua extraviadas estén en las líneas de acero inoxidable que envían xenón a los propulsores y en los propios propulsores. Para reducir la presencia de contaminantes, se dedicaron varios días de actividades a purgar el sistema horneándolo. Alrededor del mediodía PDT del 2 de octubre, los controladores de la misión transmitieron órdenes para elevar algunas partes de la nave espacial a unos 50 grados Celsius (aproximadamente 120 grados Fahrenheit). Las temperaturas se restablecieron a valores normales 30 horas más tarde.

Como saben la mayoría de los entusiastas del espacio, el 4 de octubre fue el 50 aniversario del lanzamiento del Sputnik 1 y, de manera bastante notable dado el diferente sistema calendárico, el 5.000.050 aniversario de la primera misión al sitio final del Tributo a la Coincidencia. El proyecto Dawn reconoce con gran admiración aquellas misiones y todas aquellas que se han adentrado en el espacio en la búsqueda del conocimiento y el espíritu de exploración. Mientras el equipo de Dawn se preparaba para la actividad del día, 7 días después del lanzamiento, la nave espacial estaba casi 2300 veces más lejos de la Tierra de lo que estaba el Sputnik 1 en su alcance máximo. Sin embargo, el viaje de Dawn apenas comienza, y sus viajes deberían llevarla más de 250 veces más lejos de su hogar.

Para ionizar su propulsor, el propulsor bombardea los átomos de xenón con electrones, como se explica en 28 de diciembre de 2006. El dispositivo que emite electrones se calentó durante varias horas el 4 de octubre como otro paso en la preparación del propulsor para su funcionamiento.

La última operación antes del empuje, realizada el 5 de octubre, fue ionizar xenón dentro del propulsor pero no acelerar el propulsor, lo que obligó al IPS a hacer casi todo lo necesario para un empuje normal.

Debido a que el empuje es tan suave, no hay sensores a bordo que lo midan directamente. Para verificar que el propulsor funcione como se espera, se emplea la notable precisión de las técnicas de navegación en el espacio profundo. Con mediciones del cambio en la frecuencia (o tono) de la señal de radio, los ingenieros pueden calcular el cambio en la velocidad de la nave espacial. Esta capacidad se basa en el efecto Doppler, que es familiar para la mayoría de los lectores terrestres cuando escuchan el tono de una sirena que sube cuando se acerca y baja cuando se aleja. Otros lectores que viajan más comúnmente a velocidades más cercanas a la de la luz reconocen que los bien conocidos corrimientos hacia el azul y hacia el rojo son manifestaciones del mismo principio, aplicado a las ondas de luz en lugar de a las ondas de sonido. Aunque como todas las naves espaciales construidas por humanos, la velocidad de Dawn es solo una pequeña fracción de la velocidad de la luz, con la asombrosa sensibilidad de las mediciones Doppler, se puede sentir el efecto gradual del empuje. Con la nave espacial alejándose de la Tierra a más de 3,3 kilómetros por segundo (7400 millas por hora), las mediciones de radio pueden detectar cambios menores a 0,5 milímetros por segundo (menos de 6 pies por hora). Caracoles tomen nota.

Otros toman nota de que la velocidad relativa a la Tierra seguramente no es la velocidad relativa al Sol. La nave espacial se encuentra en su propia órbita alrededor del Sol y, en este punto de la misión, viaja a unos 33,1 kilómetros por segundo (74.000 millas por hora) en esa órbita. Este escritor y otros en su mundo natal están orbitando el Sol a 29,8 kilómetros por segundo (66.700 millas por hora). La diferencia es la velocidad a la que Dawn abandona la Tierra.

El efecto Doppler se aplica solo al movimiento hacia o desde el observador; el movimiento a través de la línea de visión no cambia el tono de la señal. Por lo tanto, para maximizar el efecto en la prueba del IPS, el propulsor debe impulsar la nave espacial hacia o desde la Tierra. Con las posiciones relativas actuales de la Tierra, nuestra sonda interplanetaria favorita, y el Sol, cuando el propulsor n.º 3 apunta hacia la Tierra, la luz solar incidente, en combinación con el calor generado por el funcionamiento del propulsor mismo, provocaría un sobrecalentamiento de la unidad. . Con el propulsor apuntando directamente lejos de la Tierra, la temperatura es buena. Eso tiene la curiosa consecuencia de que los ingenieros eligen impulsar la nave espacial hacia la Tierra durante la primera prueba de empuje.

El objetivo de todo el empuje durante los primeros 80 días de la misión no es cambiar la trayectoria de la nave espacial sino evaluar el desempeño de todos los sistemas y prepararse para el empuje después de esta fase de verificación. Como el efecto de la propulsión iónica solo se vuelve significativo después de largos intervalos, los cortos períodos de empuje para la prueba no provocan cambios importantes en la trayectoria.

El 6 de octubre, el equipo de control de la misión le indicó a Dawn que girara hacia el propulsor de punta n.º 3 lejos de la Tierra. Después de eso, y después de una verificación final de que todos los sistemas a bordo estaban en buen estado y listos para el siguiente paso, se envió el comando para iniciar el empuje. El drama quedó capturado en el conmovedor nombre del archivo que se transmitió a la nave espacial: dz002e.scmf. (Nuestros lectores que no están versados ​​en la ópera orbital de estrellas de neutrones pueden no apreciar completamente el drama de ese nombre y se les pide que acepten que otros pueden encontrar una gran pasión en el nombre del archivo de comando).

En las silenciosas profundidades del espacio, lejos de sus diseñadores y controladores, conectada a la Tierra solo por el más leve susurro de una señal de radio, Dawn ejecutó obedientemente los pasos programados. La nave no apreció la esperanza de sus manipuladores terrestres cuando comenzó a emitir un haz azulado de iones de xenón a las 6:07 p. m. PDT.

Cuando los datos que revelaron las corrientes eléctricas y los voltajes del propulsor aparecieron en el control de la misión, la emoción permaneció controlada pero claramente aumentaba mucho más rápido que la aceleración gradual de la nave espacial. Los miembros experimentados del equipo, reunidos alrededor de los monitores en el control de la misión, tuvieron en cuenta que si bien comenzar a empujar era un progreso maravilloso, el éxito requería mantenerlo. Sin embargo, dentro de los 5 minutos (de hecho, poco después 4,5 minutos para los miembros del equipo que también trabajaron en Deep Space 1), el entusiasmo ya no podía contenerse, ya que todo indicaba que Dawn estaba bastante contenta de seguir empujando.

Gran parte de la alegría fue compartir el éxito con colegas que han trabajado muy duro juntos durante años, cada uno quizás con sus propias motivaciones y recompensas personales, pero cada uno contribuyendo a un objetivo común de ampliar las fronteras de la exploración espacial. Aún más de la felicidad está en compartir el logro con familiares y amigos que lo apoyan, ¡y lectores leales! Si bien, como el lanzamiento, este es solo un paso más en el largo viaje de Dawn para descubrir los secretos de Vesta y Ceres, es importante, y los muchos sentimientos de tener una sonda en vuelo propulsado en el espacio profundo son todos… bueno , tal vez «fuera de este mundo» es la mejor descripción.

La secuencia de prueba operó el IPS en el nivel de aceleración 28 (en el rango de 1 a 112) durante casi 12 horas. A continuación, se aceleró hasta el nivel 49, y luego aumentó aún más cada 4 horas después de eso, operando en los niveles 70, 91 y finalmente 112. Thrust se detuvo el 7 de octubre a las 7:12 p. m. cuando la prueba se completó con éxito. En unas 25 horas de empuje, la aceleración ascendió a 3,6 metros por segundo (8 millas por hora), verdaderamente insignificante en comparación con la velocidad de la nave espacial en relación con la Tierra o el Sol.

Después de la fase de pago, excepto en circunstancias especiales, Dawn siempre usará el nivel de aceleración más alto que pueda. A medida que se aleja del Sol, eventualmente sus enormes paneles solares, los más poderosos jamás utilizados en una nave espacial interplanetaria, no producirán suficiente energía para permitir la operación en el nivel 112, por lo que el IPS se reducirá. Por eso es necesario certificar el funcionamiento en un rango de niveles de aceleración.

Además de las mediciones Doppler para revelar el empuje, se recopilaron datos de ingeniería sobre el rendimiento del IPS, el sistema de control de actitud, el sistema de energía eléctrica, el sistema de control térmico y todos los demás participantes a bordo en el empuje. Hay más pruebas por delante para el propulsor #3, así como para los otros propulsores y otros sistemas de naves espaciales.

A las 10:00 pm PDT del 7 de octubre de 2007, cuando escribí esto, Dawn está a 3,21 millones de kilómetros (2,00 millones de millas) de la Tierra o más de 8 veces más lejos que la luna. Las señales de radio, que viajan al límite universal de la velocidad de la luz, tardan más de 21 segundos en hacer el viaje de ida y vuelta.

Dr. Marc D. Rayman
22:00 PDT 7 de octubre de 2007

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