GRBAlpha

GRBAlpha
vedecká družica, technologické demo
PrevádzkovateľLetecká fakulta Technickej univerzity v Košiciach
Hlavní dodávateliaTechnická univerzita v Košiciach,
Konkolyho observatórium v Budapešti,
Masarykova univerzita v Brne,
Univerzita Loránda Eötvösa v Budapešti
Dátum štartu22. marec 2021 06:07:12 UTC[1]
Nosná raketaSojuz-2.1a, Fregat[2][3]
KozmodrómBajkonur, štartovací komplex 31[3]
COSPAR ID2021-022K (47941)
Webová stránkaom3ksi.sk/grbalpha
Hmotnosť1 195 g[1]
Rozmery1U CubeSat
100 × 100 × 113,5 mm
Elementy dráhy [4][5][6]
Epocha2021-03-27 07:42:46 UTC
UmiestnenieLEO
Typ dráhypolárna
Veľká polos6 928 km
Excentricita0,0019915
Inklinácia97,56°
Apoapsida563 km
Periapsida536 km
Doba obehu95 minút, 38 sekúnd
Obežná rýchlosť7,59 km/s
Počet obehov za deň15,06
Prístroje
Hlavné prístrojedetektor gama zábleskov
Príklady svetelných kriviek dvanástich rôznych gama zábleskov zaznamenaných detektorom BATSE družicového observatória Compton GRO, aktívneho v rokoch 1991 – 2000.

GRBAlpha je umelá družica Zeme, súčasť česko-japonsko-maďarsko-slovenského[pozn. 1] vedeckého projektu s cieľom technologickej demonštrácie detegovania zábleskov gama žiarenia (skratka GRB z angl. gamma ray burst) pomocou štandardizovaných nanosatelitov. Projektovým koordinátorom misie a prevádzkovateľom družice je Technická univerzita v Košiciach (TUKE) a projekt nadväzuje na misiu prvého slovenského satelitu skCUBE.

Na heliosynchronnú polárnu nízku obežnú dráhu bola družica spolu s 37 ďalšími satelitmi vynesená 22.marca 2021 ruskou nosnou raketou Sojuz-2.1a (so 4. stupňom Fregat) z kozmodrómu BajkonurKazachstane. Ide o malú družicu, tzv. nanosatelit typu CubeSat s hmotnosťou 1 195 g a štandardizovanými rozmermi 100 × 100 × 113,5 mm (základný modul 1U).[1] TUKE projekt ako akademická inštitúcia prihlásila do medzinárodnej súťaže vyhlásenej spoločnosťou GK Launch Services, kde projekt uspel a získal tak 75 % zľavu, po uplatnení ktorej stálo vynesenie družice 15-tisíc dolárov (12 300 eur).[7][8]

Druhý redundantný prototyp gama detektora je umiestnený ako sekundárny experiment na českom 3U cubesate VZLUSAT-2, ktorého vynesenie na obežnú dráhu je po odklade naplánované na jún 2021, raketou Falcon 9 spoločnosti SpaceX.[9][10]

Poznatky z misií GRBAlpha a VZLUSAT-2 majú byť využité pre ďalšie plány autorov projektu, ktorých dlhodobým cieľom je vypustenie väčšej flotily nanosatelitov s názvom CAMELOT (angl. CubeSats Applied for Measuring and Localising Transients, doslovne „cubesaty aplikované na meranie a lokalizáciu prechodných javov“). Celkovo by malo ísť o deväť družíc rozdelených po trojiciach v troch rôznych obežných rovinách. Autormi myšlienky detekcie gama zábleskov prostredníctvom flotily cubesatov sú slovenský astrofyzik Norbert Werner (v tom čase Stanfordova univerzita, neskôr Univerzita Loránda Eötvösa v Budapešti, v súčasnosti Masarykova univerzita v Brne) a maďarský astrofyzik András Pál (Konkolyho observatórium v Budapešti).[9] V prípade úspechu by CAMELOT mohol predstavovať vhodný doplnok k rozmerným a nákladným gama kozmickým observatóriám ako Compton GRO, Swift alebo Fermi, umožňujúci pri rádovo nižších nákladoch presnejšiu priestorovú lokalizáciu zdrojov zaznamenaných gama zábleskov.

Prístroje a experimenty

Detektor gama zábleskov

Hlavným vedeckým experimentom je scintilátor – detektor gama zábleskov, obsahujúci plochý cézium jodidový kryštál s rozmermi 75 × 75 × 5 mm, emitujúci pri zásahu fotónom gama fotóny viditeľného svetla. Tie sú následne detegované kremíkovými fotonásobičmi. Detektor obalený tmavým polyvinylfluoridovým filmom (tedlar) je uložený v schránke z 1 mm hliníkového plechu a umiestnený zvonka na jednej zo strán telesa družice.[9][11]

Signál z fotonásobičov je vedený na analógový zosilňovač a tvarovač, následne je vzorkovaný A/D prevodníkom, ktorého výstup je spracúvaný programovateľným hradlovým poľom (FPGA) z rodiny iCE40HX, riešiacim detekciu nábežných hrán kandidátskych priebehov a dopĺňanie časových značiek so submilisekundovou presnosťou z časovej základne, synchronizovanej podľa palubného GPS prijímača. Detegované priebehy (svetelné krivky potenciálnych gama zábleskov) sú následne spracúvané a ukladané 32b mikrokontrolérom ARM Cortex-M0 z rodiny STM32F0xx. Celá uvedená signálová cesta vrátane vstupných fotonásobičov je pre redundanciu (a zároveň zvýšenie celkovej citlivosti v prípade funkčnosti oboch kanálov) zdvojená.[12][11]

Porovnanie svetelných kriviek eventuálne zaznamenaných detektorom s krivkami tých istých zábleskov zaznamenaných inými existujúcimi gama observatóriami umožní overiť základnú myšlienku systému CAMELOT, tzn. uskutočniteľnosť lokalizácie zdrojov zábleskov na základe precízneho GPS časovania (jednotlivé satelity z flotily zaznamenajú záblesk s časovými posunmi závislými od ich momentálneho rozmiestnenia v priestore, z čoho je následne výpočtovo odvoditeľný smer z ktorého záblesk prichádzal), odhad presnosti a spektrálnej citlivosti detektora, ako aj jeho degradáciu v čase.[13][12][11]

Rádioamatérsky digitálny opakovač

Palubný digitálny opakovač (digipeater) umožňuje spojenie dvoch rádioamatérskych operátorov prostredníctvom satelitu. Odosiela tiež základné telemetrické údaje prostredníctvom Morseovho kódu pre jednoduchý priamy posluch.[4]

Priebeh misie

Štart nosiča Sojuz-2.1a sa uskutočnil 22. marca 2021 o 06:07:12 UTC (07:07 SEČ). K vypusteniu družice malo dôjsť o 11:27 SEČ, o 12:02 mal začať vysielať maják. Úspešné vypustenie a aktivita družice na obežnej dráhe boli predbežne potvrdené v okne medzi 12:34 až 12:45 SEČ, kedy signál majáka satelitu na frekvencii 437,025 MHz zachytila rádiostanica VK4JBE v Austrálii.[14][15] 23. marca po 16 obehoch družice pribudli podľa Jakuba Kapuša zo spoločnosti Spacemanic v sieti SatNOGS ďalšie úspešné pozorovania, bola overená aj full duplex komunikácia a stiahnutá telemetria zo všetkých subsystémov družice. Rotácia družice bola odhadnutá na približne 15 °/s.[16] Satelit bol predbežne identifikovaný najprv ako teleso s COSPAR ID 2021-022G (NORAD ID 47938)[17], neskôr 2021-022K (47941).[18][pozn. 2]

Partneri projektu

  • Letecká fakulta Technickej univerzity v Košiciach (LF TUKE) – registrácia, vypustenie a prevádzka satelitu, magnetometria.
  • Konkolyho observatórium v Budapešti – vedecký náklad misie. Vedenie vývoja a výroby detektora gama zábleskov, vrátane elektroniky a softvéru, hlavný objednávateľ družice.
  • Ústav teoretickej fyziky a astrofyziky Masarykovej univerzity v Brne – vedecká koordinácia projektu, podieľa sa na spracovaní a interpretácii meraní družice.
  • Univerzita Loránda Eötvösa v Budapešti – štúdia uskutočniteľnosti projektu CAMELOT, simulácie a vývoj analógovej elektroniky, vývoj časti vedeckého softvéru.
  • Hirošimská univerzita – významný príspevok k vývoju detektora, hlavne k testovaniu konceptu vyčítavania tenkých scintilátorov s veľkou plochou.
  • Nagojská univerzita – návrh konceptu mechanickej štruktúry detektora.
  • Spacemanic, s.r.o. – subsystémy, technická podpora, software, integrácia, environmentálne testy.
  • Výzkumný a zkušební letecký ústav (VZLÚ) – PSD detektor, software, technická podpora.
  • Needronix, s.r.o. – transceivery, sun sensory, integrácia.
  • Experimental satellites laboratory, Vysoké učení technické v Brne – pozemný segment.[1]

Poznámky

  1. V abecednom poradí, participácia partnerov viď sekcia #Partneri projektu.
  2. Finálne priradenie identifikátorov bude známe po väčšom rozptýlení spoločne vypúšťanej várky satelitov.

Referencie

  1. a b c d KAPUŠ, Jakub. Družica GRBAlpha štartuje do vesmíru. Všetky informácie na jednom mieste. [online]. kozmonautika.sk, 2021-03-18, [cit. 2021-03-22]. Dostupné online.
  2. Launch Vehicles : USSR / Russia : R-7 family : Soyuz Fregat versions : [online]. Gunter's Space Page, [cit. 2021-03-22]. Dostupné online.
  3. a b Spacecraft by country : Slovakia : GRBAlpha [online]. Gunter's Space Page, [cit. 2021-03-22]. Dostupné online.
  4. a b OM8WG. Informácie pre rádioamatérov [online]. om3ksi.sk, 2021-03-18, rev. 2021-03-25, [cit. 2021-03-27]. Dostupné online.
  5. 21022G. In: tle-new.txt [online]. celestrak.com, [cit. 2021-03-27]. Dostupné online.
  6. SATRE, Jens T.. Satellite tracker based on two line elements [online]. satellite-calculations.com, [cit. 2021-03-22]. Dostupné online.
  7. FOJTOVÁ, Tereza. Záblesky gama záření budou vědci sledovat pomocí flotily nanosatelitů [online]. universitas.cz, 2021-03-18, [cit. 2021-03-24]. Dostupné online.
  8. HANIKOVÁ, Lenka. Vo vesmíre je druhá slovenská družica s košickým podpisom. sme.sk (Bratislava: Petit Press), 2021-04-06. Dostupné online [cit. 2021-04-06]. ISSN 1335-4418.
  9. a b c HODÁS, Martin. Slovenská družica letí už v sobotu. Čo bude robiť a ako prispeje vede? (rozhovor). Aktuality.sk (Bratislava: Ringier Axel Springer Slovakia), 2021-03-17. Dostupné online [cit. 2021-03-22].
  10. Start VZLUSAT-2 přesunut na další misi [online]. vzlusat2.cz, 2021-01-08, [cit. 2021-03-23]. Dostupné online.
  11. a b c PÁL, András, a kol. GRBAlpha: A 1U CubeSat mission for validating timing-based gamma-ray burst localization [online]. arxiv.org, 2020, [cit. 2021-03-23]. Dostupné online.
  12. a b PÁL, András, a kol. CAMELOT - Concept study and early results for onboard data processing and GPS-based timestamping [online]. arxiv.org, 2018, [cit. 2021-03-23]. Dostupné online.
  13. OHNO, Masanori, a kol. CAMELOT: design and performance verification of the detector concept and localization capability [online]. arxiv.org, 2018, [cit. 2021-03-23]. Dostupné online.
  14. Observation #3817587 : 99722 - GRBAlpha : 1936 - VK4JBE-UHF : Fredy Damkalis [online]. SatNOGS Network, 2021-03-22, [cit. 2021-03-24]. Dostupné online.
  15. HODÁS, Martin. Nová slovenská družica žije. Je konečne na orbite, nadviazali s ňou prvý kontakt. Aktuality.sk (Bratislava: Ringier Axel Springer Slovakia), 2021-03-22. Dostupné online [cit. 2021-03-22].
  16. KAPUŠ, Jakub. Krátke správy z obežnej dráhy [online]. facebook.com, 2021-03-23, [cit. 2021-03-24]. Dostupné online.
  17. Odhadovane TLE pre satelit GRBAlpha je objekt 21022G [online]. OM3KAA, 2021-03-24, [cit. 2021-04-02]. Dostupné online.
  18. Jan PE0SAT identified GRBAlpha as object 47941 (21022K) [online]. OM3KAA, 2021-03-31, [cit. 2021-04-02]. Dostupné online.

Externé odkazy

This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit). Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply. Images, videos and audio are available under their respective licenses. Cover photo is available under CC BY 2.0 license.