TESS Raumschiff Plattform

Das TESS-Observatorium basiert auf der LEOStar-2-Satellitenplattform von Orbital ATK, die für kleine bis mittlere Missionen im erdnahen Orbit geeignet ist und Nutzlasten von bis zu 210 Kilogramm aufnehmen kann. TESS wiegt 362 Kilogramm und misst 3,9 x 1,2 x 1,5 Meter, wenn es vollständig im Orbit eingesetzt wird, bestehend aus einem Plattformabschnitt und einem Nutzlastmodul.

Dies ist die achte NASA-Mission, bei der die LEOStar-2-Plattform eingesetzt wird, die seit ihrer Einführung im Jahr 2001 ihre Flexibilität unter Beweis gestellt hat.

Die TESS-Satellitenstruktur besteht aus einem sechseckigen Körper, der als primäres lasttragendes Element fungiert und die Befestigungsstrukturen für verschiedene interne und externe Elemente wie die beiden stromerzeugenden Solaranlagen und eine externe Ka-Band-Antennenschale für die Hochgeschwindigkeitskommunikation mit der Erde bereitstellt. Auf der sechseckigen Struktur befindet sich das Payload Interface Module. Streben aus Aluminiumlegierung und Verbundplatten bilden die interne und externe Satellitenstruktur und bieten Einbauorte für alle Satellitenkomponenten.

Der Satellitenkörper selbst ist 1,5 Meter hoch und misst 1,2 Meter im Durchmesser 65 cm alle nutzlast abschnitt. TESS verwendet zwei einsetzbare Solaranlagen mit jeweils zwei Paneelen, wodurch eine Array-Größe von 1,1 x 0 entsteht.89 Meter, in der Lage, 415 Watt elektrische Leistung zu erzeugen, die über einen 28-Volt-geregelten Leistungsbus an einen Batteriesatz und die verschiedenen Satellitensubsysteme geliefert wird. Die typische Leistungsaufnahme des Observatoriums während des regulären Betriebs wird auf 290 Watt geschätzt, was einen ausreichenden Spielraum für Zeiten erhöhten Strombedarfs und Finsternisse bietet.

TESS setzt in erster Linie auf passive thermische Kontrolle – Decken und thermische Farben, die auf der Außenseite des Raumfahrzeugs verwendet werden, sorgen für Isolierung und überschüssige Wärme wird von der Elektronik mit Wärmerohren entfernt, die mit Heizkörpern verbunden sind. Überlebensheizungen werden eingesetzt, um die Kernelektronik bei längeren Kälteeinbrüchen betriebsbereit zu halten, die auf der TESS-Mission nicht zu erwarten sind, da die maximale Sonnenfinsternisdauer auf fünf Stunden begrenzt ist.

Die Lagebestimmung und -steuerung der TESS-Raumsonde verwendet ein dreiachsig gesteuertes Null-Impuls-System mit vier Reaktionsrädern für die Feinbetätigung basierend auf hochpräzisen Quarternionen, die aus den von den Wissenschaftskameras gesammelten Bildern erzeugt werden. Darüber hinaus verwendet TESS Standard-Lagebestimmungssensoren, die während der anfänglichen Erfassungsphase und anderer nicht operativer Missionsphasen aktiv sind.

Im Wissenschaftsmodus verwendet TESS seine Datenverarbeitungseinheit, um die Schwerpunkte von etwa 200 photometrischen Leitsternen im Sichtfeld des Instruments mit einer Trittfrequenz von zwei Sekunden zu berechnen, um versetzte Quarternionen für die Feinpositionskorrektur zu erhalten. Die Datenverarbeitungseinheit liefert diese Quarternionen an die Master-Avionikeinheit, wo die erforderlichen Korrekturen in Reaktionsradeingaben umgewandelt werden.

Als primärer Sensor zur Lagebestimmung für die nichtwissenschaftlichen Missionsphasen wurde der Micro-Advanced Stellar Compass von DTU Space of Denmark ausgewählt, ein kompaktes Sternverfolgungssystem, das bei mehreren früheren Missionen mit strengen Anforderungen an die Lagekontrolle geflogen ist. Die µASC Star Tracker Unit besteht aus zwei optischen Köpfen und einer einzigen Datenverarbeitungseinheit, die Bilder des sternengefüllten Himmels erfasst, die von einem integrierten Algorithmus analysiert werden, um bekannte Sterne aus einem großen Katalog zu identifizieren und die genaue dreiachsige Ausrichtung des Fahrzeugs im Weltraum zu berechnen.

Laut DTU arbeitet µASC typischerweise in einer dual-redundanten Konfiguration und liefert Attitude-Lösungen mit einer Genauigkeit von 2 Bogensekunden und unterstützt Attitude-Raten von bis zu 20 Grad pro Sekunde, erzeugt 8 (nominal) bis 22 Messungen pro Sekunde und benötigt nur 30 Millisekunden für die anfängliche Erfassung aus einem Lost in Space-Szenario.

Zusätzlich beherbergt TESS eine Trägheitsmesseinheit, die vier Gyroskope zur Messung der Körperraten während der anfänglichen Erfassung / Reduzierung der Körperraten für die µASC-Erfassung umfasst, und vier Sonnensensoren, die um den Sonnenschutz herum installiert sind, liefern Informationen über den Sonnenvektor für die korrekte Ausrichtung der Arrays während Ereignissen im abgesicherten Modus von Raumfahrzeugen.

Der primäre Stellantrieb des TESS-Raumfahrzeugs besteht aus vier Reaktionsrädern, die eine präzise dreiachsige Lageregelung mit einer Genauigkeit von mehr als 3,2 Bogensekunden und einer sehr hohen Stabilität von 0,05 Bogensekunden pro Stunde ermöglichen. Die vier Honeywell HR-Reaktionsräder bieten Redundanz für den Verlust eines Rades und verwenden ein robustes Design, das über 100 Millionen Betriebsstunden im Weltraum angesammelt hat – wodurch Reaktionsradsorgen beseitigt wurden, mit denen sich die Kepler-Mission aufgrund systemischer Probleme mit ihrer speziellen Marke auseinandersetzen musste von RWA.

The TESS spacecraft employs a Hydrazine Monopropellant Propulsion System for orbit and attitude control, feeding a total of five thrusters from a central tank containing hydrazine propellant. Alle Thruster setzen die Zersetzung von Hydrazin über ein metallisches Katalysatorbett in gasförmige Reaktionsprodukte ein, die unter hohem Druck durch eine Düse ausgestoßen werden können und so Schub erzeugen. Das System arbeitet im Blowdown-Modus und verwendet nur eine Druckbeaufschlagung des Hydrazintanks vor dem Flug und kein Druckbeaufschlagungssystem während des Fluges.

TESS trägt eine anfängliche Treibstofflast von 45 Kilogramm und beherbergt vier 5-Newton-Lagesteuerstrahlruder und ein einzelnes 22-Newton-Orbitalmanöverstrahlruder, die sich alle auf der hinteren Platte des Raumfahrzeugs befinden, was der Mission ein Gesamtbudget von Delta-v von 268 Metern pro Sekunde verleiht. Gemäß dem primären Missionsdesign sind 215 m / s Delta-v für die zweijährige Mission budgetiert (einschließlich anfänglicher Umlaufbahnerfassung, Reaktionsrad-Impulsdumps für den Sonnendruckausgleich, Einspritzdispersionen der Trägerrakete und Motorleistungsspanne).

Ein zentrales Element der TESS-Mission ist die Datenhandhabungs– und Kommunikationsfähigkeit des Raumfahrzeugs, die über eine Central Data Handling Unit (DHU) und ein Ka-Band-Kommunikationsendgerät realisiert wird, das Daten mit 125 Mbit / s übertragen kann – der höchsten Datenrate, die jemals vom Deep Space Network der NASA unterstützt wurde.

Die Datenverarbeitungseinheit ist um einen SEAKR Athena-3-Einzelkartencomputer herum aufgebaut und besteht aus mehreren Platinen, um die Verarbeitung und Schnittstellenfunktionen zu erleichtern. Die zentralen Elemente der DHU ist ein 1066MHz Freescale-Prozessor mit 1GB RAM und bis zu 4 GB Flash-Speicher. Es ist mit primären Bildverarbeitungsaufgaben beauftragt und baut die Befehls- / Datenschnittstelle mit dem Raumfahrzeug auf. Zusätzliche Kameraverarbeitungsaufgaben werden von einem Virtex-5 Field Programmable Gate Array übernommen. Drei Solid State Puffer karten mit insgesamt 192 GB von Flash bauen die masse daten lagerung; und eine analog Eingang/Ausgang power schalt bord steuert die instrument power während eine gewidmet netzteil bord bedingungen die DHU power.

Die typische Abbildungssequenz, die von TESS verwendet wird, betreibt die Kamera-CCD-Detektoren mit einer 2-Sekunden-Verzögerung belichtungszeit und diese Bilder werden an die Bildverarbeitungsplatine geliefert, wo sie in aufeinanderfolgende Gruppen von 60 summiert werden, um eine effektive Belichtung von zwei Minuten zu erhalten. Diese Bilder werden dann zu Datenprodukten verarbeitet, die eine Sammlung von Sub-Arrays darstellen – Fenster von typischerweise 10 x 10 Pixeln, die auf den Zielsternen zentriert sind. Die Extraktion der Sub-Array-Werte wird durch das Proton 400 k vor der Komprimierung und Speicherung im Massenspeicher abgeschlossen. Full-Frame-Bilder werden auch alle 30 Minuten gestapelt und in der SSB gespeichert.

Daten-Downlinks werden nur einmal alle 13 abgeschlossen.7-tägige Umlaufbahn, wenn TESS das Perigäum passiert, um maximale Datenraten durch die Ka-Band–Verbindung zu ermöglichen – wodurch eine 16-stündige Unterbrechung des wissenschaftlichen Betriebs entsteht, um den Anstieg des Raumfahrzeugs zur erdgerichteten Ausrichtung, einen vierstündigen Downlink durch das Deep Space Network und den Anstieg zurück in die Betriebsbereitschaft zu erleichtern.

TESS ist mit einer 0,7-Meter-parabolischen Ka-Band-Antenne ausgestattet, die an einer der Seitenwände des Raumfahrzeugs installiert ist. Er arbeitet mit einer Sendeleistung von 2 Watt und erreicht Datenraten von bis zu 125 Mbit/s. Ein Paar omnidirektionale S-Band-Antennen werden für Telemetrie-Downlink und Telecommand-Uplink verwendet und ermöglichen auch die Kommunikation über größere Entfernungen, wenn Befehle benötigt werden, während sich TESS nicht in der Nähe des Perigäums befindet.