Platforma statku kosmicznego TESS

obserwatorium Tess jest oparte na platformie satelitarnej leostar-2 firmy Orbital ATK, przystosowanej do małych i średnich misji na niskiej orbicie okołoziemskiej i zdolnej do przenoszenia ładunków o masie do 210 kilogramów. TESS waży 362 kilogramy i mierzy 3,9 x 1,2 x 1,5 metra po całkowitym umieszczeniu na orbicie, składa się z sekcji platformy i modułu ładunkowego.

to ósma misja NASA, która wykorzystuje platformę LEOStar-2, która udowodniła swoją elastyczność od czasu jej otwarcia w 2001 roku.

struktura satelity TESS składa się z sześciokątnego korpusu, który działa jako podstawowy element nośny i zapewnia konstrukcje montażowe dla różnych wewnętrznych i zewnętrznych elementów, takich jak dwie generatory energii słonecznej i zewnętrzna antena pasma Ka używana do szybkiej komunikacji z ziemią. Na szczycie sześciokątnej struktury znajduje się moduł interfejsu ładunku. Rozpórki ze stopu aluminium i panele kompozytowe tworzą wewnętrzną i zewnętrzną strukturę satelitarną, zapewniając miejsca instalacji wszystkich elementów satelitarnych.

sam korpus satelity ma 1,5 metra wysokości i mierzy 1,2 metra w średnicy około 65cm całej sekcji ładunku. TESS używa dwóch rozmieszczonych paneli słonecznych, każdy z dwoma panelami, tworząc rozmiar 1,1 na 0.89 metrów, zdolne do wytwarzania 415 watów energii elektrycznej dostarczanej do zestawu baterii i różnych podsystemów satelitarnych za pośrednictwem 28-woltowej magistrali zasilającej. Typowy pobór mocy Obserwatorium podczas regularnej pracy szacowany jest na 290 watów, co zapewnia duży margines na okresy zwiększonego zapotrzebowania na moc i zaćmień.

TESS opiera się przede wszystkim na pasywnej kontroli termicznej – koce i Farby termiczne stosowane na zewnątrz statku zapewniają izolację, a nadmiar ciepła jest usuwany z elektroniki za pomocą rur cieplnych połączonych z grzejnikami. Grzejniki ratunkowe są stosowane w celu utrzymania elektroniki rdzenia w przypadku przedłużonych zimnych moczeń, które nie powinny wystąpić podczas misji TESS, ponieważ maksymalny czas zaćmienia jest ograniczony do pięciu godzin.

wyznaczanie położenia i kontrola na statku kosmicznym TESS wykorzystuje trzyosiowy sterowany system zerowego pędu, wykorzystujący cztery koła reakcyjne do precyzyjnego uruchamiania w oparciu o bardzo precyzyjne ćwiartki wytworzone z obrazów zebranych przez kamery naukowe. Dodatkowo TESS wykorzystuje standardowe czujniki określania położenia aktywne podczas początkowej fazy akwizycji i innych nie operacyjnych faz misji.

w trybie naukowym TESS używa swojej jednostki do obliczania centroidów z około 200 gwiazd fotometrycznych prowadzących w polu widzenia instrumentu z częstotliwością dwóch sekund, aby uzyskać przesunięte ćwiartki do precyzyjnej korekcji położenia. Jednostka obsługi danych dostarcza te ćwiartki do głównej jednostki awioniki, gdzie wymagane korekty są przekształcane na wejścia koła reakcyjnego.

głównym czujnikiem określania położenia dla faz misji poza-naukowych był mikro-zaawansowany kompas gwiezdny DTU space of Denmark, kompaktowy system śledzenia gwiazd, który latał w kilku poprzednich misjach z rygorystycznymi wymaganiami kontroli położenia. Moduł śledzenia gwiazd µASC składa się z dwóch głowic optycznych i pojedynczego modułu przetwarzania danych, rejestrującego obrazy nieba wypełnionego gwiazdami, które są analizowane przez wbudowany algorytm w celu identyfikacji znanych gwiazd z dużego katalogu i obliczenia dokładnej trzyosiowej orientacji statku w przestrzeni.

zgodnie z DTU, µASC zazwyczaj działa w konfiguracji z podwójnym redundantnym i dostarcza rozwiązania nastawy z dokładnością do 2 sekund łuku i obsługuje prędkości nastawy do 20 stopni na sekundę, generując od 8 (nominalnych) do 22 pomiarów na sekundę i wymagając tylko 30 milisekund na początkowe pozyskanie ze scenariusza zagubienia w przestrzeni.

dodatkowo, TESS posiada inercyjną jednostkę pomiarową składającą się z czterech żyroskopów do pomiaru szybkości ciała podczas początkowej akwizycji/redukcji szybkości ciała w celu akwizycji µASC oraz czterech czujników słonecznych zainstalowanych wokół cienia słonecznego dostarczających informacji na temat wektora słonecznego w celu prawidłowego wycelowania tablic podczas zdarzeń w trybie awaryjnym statku kosmicznego.

głównym siłownikiem położenia statku kosmicznego TESS jest zespół czterech kół reakcyjnych, zapewniający precyzyjną trójosiową kontrolę położenia z dokładnością lepszą niż 3,2 sekundy kątowej z bardzo wysoką stabilnością 0,05 sekundy kątowej na godzinę. Cztery koła reakcyjne Honeywell HR zapewniają redundancję w przypadku utraty jednego koła i wykorzystują solidną konstrukcję, która zgromadziła ponad 100 milionów godzin pracy w kosmosie-eliminując obawy związane z kołem reakcyjnym, z którymi musiała sobie poradzić misja Kepler z powodu problemów systemowych związanych z jej szczególną marką 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. Wszystkie silniki wykorzystują rozkład hydrazyny nad metalicznym złożem katalizatora do gazowych produktów reakcji, które mogą być wydalane pod wysokim ciśnieniem przez dyszę, tworząc w ten sposób ciąg. System działa w trybie blowdown, wykorzystując tylko przed lotem podciśnienie zbiornika hydrazyny i brak systemu zwiększania ciśnienia w locie.

TESS przenosi początkowy ładunek miotający o masie 45 kilogramów i posiada cztery silniki 5-Niutonowe oraz jeden 22-Niutonowy orbitalny ster manewrowy, wszystkie umieszczone na tylnej ściance statku, co daje całkowity budżet misji delta-v na 268 metrów na sekundę. Zgodnie z podstawowym projektem misji, 215 m/s delta-v jest przewidziane na dwuletnią misję (w tym wstępne pozyskanie orbity, zrzuty pędu kół reakcyjnych w celu kompensacji ciśnienia słonecznego, dyspersje wtrysku pojazdu startowego i margines wydajności silnika).

głównym elementem misji Tess jest zdolność do obsługi danych i komunikacji statku kosmicznego, realizowana przez central Data Handling Unit (DHU) i terminal komunikacyjny w paśmie Ka, zdolny do przesyłania danych z prędkością 125 Mbit/s-najwyższa prędkość danych kiedykolwiek wspierana przez sieć kosmiczną NASA.

jednostka obsługi danych jest zbudowana wokół komputera z pojedynczą kartą Seakr Athena-3 i składa się z kilku płyt, aby ułatwić jego przetwarzanie i funkcje interfejsu. Centralnym elementem DHU jest procesor Freescale 1066MHz z 1GB PAMIĘCI RAM i do 4 GB pamięci Flash. Ma za zadanie podstawowe zadania przetwarzania obrazu i buduje interfejs dowodzenia / danych ze statkiem kosmicznym. Dodatkowe zadania związane z obróbką kamery realizowane są przez programowalną w terenie matrycę bramek Virtex-5. Trzy półprzewodnikowe karty buforowe o łącznej pojemności 192 GB pamięci Flash budują masową pamięć danych; a analogowa płytka przełączająca Zasilanie wejścia/Wyjścia kontroluje moc instrumentu, podczas gdy dedykowana płytka zasilająca warunkuje moc DHU.

typowa Sekwencja obrazowania stosowana przez TESS obsługuje detektory CCD kamery przy 2 – sekundowym czasie ekspozycji obrazy te są dostarczane do płyty przetwarzania obrazu, gdzie są sumowane w kolejnych grupach po 60, aby uzyskać skuteczną ekspozycję trwającą dwie minuty. Obrazy te są następnie przetwarzane na produkty danych, które reprezentują zbiór pod-tablic-okien zazwyczaj 10 x 10 pikseli wyśrodkowanych na gwiazdach docelowych. Ekstrakcja wartości podzbiorowych jest zakończona przez Proton 400 k przed kompresją i zapisaniem w pamięci masowej. Obrazy pełnoklatkowe są również układane co 30 minut i przechowywane w SSB.

łącza pobierania danych są uzupełniane tylko raz na 13.7-dniowa Orbita, kiedy TESS przechodzi przez perygeum, aby umożliwić maksymalną szybkość transmisji danych przez łącze pasma Ka-tworząc 16-godzinną przerwę w operacjach naukowych, aby ułatwić uśmiercenie statku kosmicznego do orientacji skierowanej na Ziemię, czterogodzinne łącze w dół przez sieć głębokiej przestrzeni kosmicznej i uśmiercenie z powrotem do postawy służby operacyjnej.

TESS jest wyposażony w 0,7-metrową paraboliczną antenę w paśmie Ka, zainstalowaną na jednym z bocznych paneli statku. Pracuje z mocą transmisji 2 watów i osiąga prędkość transmisji do 125 Mbit / s. Para wielokierunkowych anten pasma S służy do telemetrii łącza w dół i telemetrii łącza w górę, umożliwiając również komunikację na większe odległości, jeśli wymagane jest dowodzenie, gdy TESS nie znajduje się w pobliżu perygeum.