O/OREOS - O/OREOS

O/OREOS
OOREOS-Raumschiff (PADOM im Einsatz).jpg
Computergeneriertes Bild des O/OREOS-Nanosatelliten
Namen Organismus/organische Exposition gegenüber Orbitalspannungen
USA-119
Missionstyp Technologiedemonstration , Astrobiologie
Operator NASA
COSPAR-ID 2010-062C
SATCAT- Nr. 37224
Webseite NASA
Missionsdauer 6 Monate (geplant)
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Raumfahrzeug CubeSat
Bus 3U CubeSat
Hersteller NASA Ames Research Center
und Stanford University
Startmasse 5,5 kg (12 lb)
Maße 34 cm × 10 cm × 10 cm (13,4 Zoll × 3,9 Zoll × 3,9 Zoll)
Leistung Solarzellen und Batterien
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 20. November 2010, 01:25:00 UTC
Rakete Minotaurus IV
Startplatz Kodiak , LP-1
Auftragnehmer Orbital Sciences Corporation
Bahnparameter
Referenzsystem Geozentrische Umlaufbahn
Regime Niedrige Erdumlaufbahn
Perigäumhöhe 621 km (386 Meilen)
Apogäumshöhe 646 km (401 Meilen)
Neigung 72,0°
Zeitraum 97,7 Minuten
 

Das O/OREOS (Organism/Organic Exposure to Orbital Stresses) ist ein automatisiertes CubeSat- Nanosatelliten- Labor der NASA, das ungefähr die Größe eines Brotlaibs hat und an Bord zwei separate astrobiologische Experimente enthält . Das von der Small Spacecraft Division des NASA Ames Research Center entwickelte Raumfahrzeug wurde erfolgreich als sekundäre Nutzlast auf STP-S26 unter der Leitung des Space Test Program der United States Air Force auf einer Minotaur IV- Trägerrakete von Kodiak Island , Alaska am 20 November 2010, 01:25:00 UTC .

Missionsübersicht

Der O/OREOS-Satellit ist der erste CubeSat der NASA, der die Fähigkeit demonstriert, zwei verschiedene, völlig unabhängige wissenschaftliche Experimente auf einem autonomen Satelliten durchzuführen. Ein Experiment wird testen, wie Mikroorganismen überleben und sich an die Belastungen des Weltraums anpassen; der andere überwacht die Stabilität organischer Moleküle im Weltraum.

Das übergeordnete Ziel der O/OREOS-Mission besteht darin, die Fähigkeit zu demonstrieren, kostengünstige wissenschaftliche Experimente an autonomen Nanosatelliten im Weltraum zur Unterstützung des Programms „Astrobiology Small Payloads“ der Planetary Science Division des Science Mission Directorate am Hauptsitz der NASA durchzuführen. Die Ames Small Spacecraft Division der NASA leitet die O/OREOS-Mission, während alle Operationen von Mitarbeitern und Studenten des Robotic Systems Laboratory der Santa Clara University durchgeführt werden . Wissenschaftler werden das Wissen, das sie bei der Untersuchung der Weltraumumgebung gewinnen und untersuchen, wie die Exposition gegenüber dem Weltraum Organismen verändert, anwenden, um die grundlegenden Fragen der Astrobiologie zu Ursprung , Evolution und Verteilung des Lebens zu beantworten .

Die bei dieser Mission entwickelte Technologie ermöglicht eine neue Generation leichter, kostengünstiger Nutzlasten, die sich für zukünftige sekundäre Nutzlastmöglichkeiten – „Huckepackfahrten“ – zum Mond , zum Mars und darüber hinaus eignen , wo sie evolutionäre Fragen beantworten und menschliche Erforschungen identifizieren können Risiken und Studien zum Schutz des Planeten .

Übersicht über Raumfahrzeuge

O/OREOS setzt die Entwicklung der Triple-Cube-Nanosatellitentechnologie und der Flugsysteme von Ames fort, zu denen die erfolgreichen Missionen GeneSat-1 (Start 16. Dezember 2006) und PharmaSat (Start 19. Mai 2009) gehören Von der NASA entwickelte Teile, um ein vollständig in sich geschlossenes, automatisiertes, stabiles, leichtes Weltraumforschungslabor mit innovativen Umgebungs- und Leistungssteuerungstechniken zu schaffen. Das Raumfahrzeug ist mit Sensoren ausgestattet, um den Innendruck, die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Strahlung und die Beschleunigung zu überwachen, während sein Kommunikationssystem regelmäßig Daten zur wissenschaftlichen Analyse zur Erde sendet.

Die organische Nutzlast wird 24 Proben in vier separaten Mikroumgebungen beherbergen, um Weltraum-, Mond-, Mars- und "nasse" Planetenbedingungen nachzuahmen. Die Proben sind in einem rotierenden Karussell untergebracht und werden regelmäßig mit UV/VIS-spektroskopischen Instrumenten abgebildet, während sie der Weltraumumgebung ausgesetzt sind. Die biologische Nutzlast ist ein in sich geschlossener Druckbehälter, der die Lebenserhaltung (Luftdruck, Feuchtigkeit, Wachstumsmedien und Temperaturkontrolle) für Organismen bietet, da sie sechs Monate lang der Strahlung und den schwerelosen Bedingungen im Weltraum ausgesetzt sind.

Zusätzlich zu den Experimenten ist der Satellit mit einem passiven magnetischen Lageregelungssystem , Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung, einem UHF- Amateurbandfunkfeuer, das Echtzeit-Telemetrie sendet, Batteriepacks und dem ersten treibmittellosen Mechanismus der NASA ausgestattet, um sicherzustellen, dass dass O/OREOS, sobald seine Mission abgeschlossen ist, seine Umlaufbahn verlassen und beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verglühen wird.

Primärversuche

Zu den Zielen der O/OREOS-Mission gehören:

  • Demonstration wichtiger Kleinsatellitentechnologien, die zukünftige kostengünstige Astrobiologie-Experimente ermöglichen können
  • Einsatz eines Miniatur-UV/VIS/ NIR- Spektrometers, das für die In-situ- Astrobiologie und andere wissenschaftliche Untersuchungen geeignet ist
  • Testen der Fähigkeit, eine Vielzahl von experimentellen Reaktionsbedingungen zu etablieren, um die Untersuchung astrobiologischer Prozesse auf Kleinsatelliten zu ermöglichen
  • Messung der chemischen Evolution organischer Moleküle in LEO unter Bedingungen, die auf interstellare und planetare Umgebungen extrapoliert werden können

Überlebensfähigkeit von lebenden Organismen im Weltraum

Das Experiment O/OREOS Space Environment Survivability of Live Organisms (SESLO) wird das Wachstum, die Aktivität, die Gesundheit und die Fähigkeit von Mikroorganismen, sich an die Belastungen der Weltraumumgebung anzupassen, charakterisieren. Das Experiment ist in einem Gefäß mit einer Atmosphäre versiegelt und enthält zwei Arten von Bakterien, die üblicherweise in Salzteichen und im Boden vorkommen: Halorubrum chaoviatoris , das in der Art von salzigem Wasser gedeiht, das unter der Oberfläche des Mars oder auf dem Jupitermond Europa vorkommen kann , und Bacillus subtilis , der den Rekord für das Überleben im Weltraum für die längste Dauer (6 Jahre auf einem NASA-Satelliten) hält. Die Bakterien wurden als getrocknete Sporen abgeschossen und einige Tage, drei Monate und sechs Monate nach dem Start mit einer nährstoffgefüllten Flüssigkeit zu unterschiedlichen Zeiten während der Mission wiederbelebt.

Sobald sich der Satellit in der Umlaufbahn befindet, werden die Bakterien ständig einer niedrigen Erdumlaufbahnstrahlung ausgesetzt, während sie in der Mikrogravitation schweben. Das SESLO-Experiment misst die Populationsdichte der Mikroben. Es gab eine erwartete Farbänderung, wenn gefärbte flüssige Nährstoffe verbraucht und von den Mikroorganismen metabolisiert wurden. Diese Farbänderung wird verwendet, um die Auswirkungen der kombinierten Exposition gegenüber Weltraumstrahlung und Mikrogravitation auf das Wachstum, die Gesundheit und das Überleben von Organismen im Vergleich zu einem bodengestützten Kontrollexperiment zu bestimmen .

Ergebnisse

Das SESLO-Experiment maß das langfristige Überleben, die Keimung und die Wachstumsreaktionen, einschließlich der Stoffwechselaktivität.

Lebensfähigkeit von organischen Stoffen im Weltraum

Das O/OREOS Space Environment Viability of Organics (SEVO)-Experiment wird die Stabilität und Veränderungen in vier Klassen organischer Materie überwachen , wenn diese den Weltraumbedingungen ausgesetzt sind. Wissenschaftler wählten die organischen Proben aus, um einige Bausteine ​​des Lebens und reichlich aromatische Moleküle darzustellen , von denen sie glauben, dass sie in der Milchstraße verteilt sind .

Die kontrollierten Umgebungen in den SEVO-Reaktionszellen repräsentieren die natürlichen Umgebungen nicht genau; vielmehr werden sie verwendet, um eine Reihe von Anfangsbedingungen für die chemischen Reaktanten festzulegen, die an photochemischen Experimenten beteiligt sind. Diese Reaktanten wurden ausgewählt, weil sie mit grundlegenden Prozessen in Verbindung gebracht werden können, von denen angenommen wird, dass sie in planetaren Oberflächenumgebungen, Kometen und dem interstellaren Medium auftreten . Daher wurde jeder der verschiedenen Zelltypen sorgfältig ausgewählt, um wichtige Aspekte astrobiologisch relevanter Umgebungen zu simulieren.

Vier Klassen von organischen Verbindungen , nämlich eine Aminosäure , ein Chinon , ein polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff (PAH) und eine Metallo- porphyrin werden untersucht. Die Verbindungen wurden in vier verschiedenen Mikroumgebungen platziert, die einige Bedingungen im interplanetaren Raum , auf dem Mond , auf dem Mars und im äußeren Sonnensystem simulieren . Das Experiment setzt die organische Materie über sechs Monate im Weltraum kontinuierlich Strahlung in Form von ultraviolettem (UV) Licht der Sonne , sichtbarem Licht , eingefangenen Teilchen und kosmischer Strahlung aus . Die Wissenschaftler werden die Stabilität der organischen Substanz bestimmen, indem sie die Veränderungen der UV-, sichtbaren und nahen Infrarotlichtabsorption durch tägliche Messungen in-situ untersuchen . Die Überlebensrate dieser Moleküle wird dazu beitragen, festzustellen, ob ein Teil der Biochemie der Erde im Weltraum durchgeführt und später von Meteoriten geliefert wurde . Die Daten können auch bei der Entscheidung helfen, welche Moleküle gute Biomarker sind , die die Existenz von vergangenem oder gegenwärtigem Leben auf einer anderen Welt signalisieren können.

Ergebnisse

Spektren des PAH-Dünnfilms in einer wasserdampfhaltigen Mikroumgebung zeigen eine messbare Änderung aufgrund von Sonneneinstrahlung in der Umlaufbahn, während drei andere nominell wasserfreie Mikroumgebungen keine nennenswerte Änderung zeigen. Das Chinon Anthrarufin zeigte im gleichen Zeitraum in keiner der vier Mikroumgebungen eine hohe Photostabilität und keine signifikante spektroskopisch messbare Veränderung.

Amateur-Satellitenverfolgung

O/OREOS ist mit einem Amateurfunkfeuer ausgestattet, das mit 437,305 MHz arbeitet . HAM-Funker können die AX.25-Pakete des Satelliten entschlüsseln und über die Website zur Beacon-Verarbeitung an die NASA senden.

Missionsstatus

Im Herbst 2011 wurden fast 100.000 Beacon-Pakete von Amateuren in 20 Ländern eingereicht. Etwa 6 MB an Daten wurden vom Betriebsteam der Santa Clara University über bidirektionalen S-Band (WiFi)-Funk heruntergeladen und verarbeitet . Neben den wissenschaftlichen Ergebnissen beider Nutzlasten umfassen diese Daten Messungen der Strahlendosis, Rotationsdaten, Temperatur und Gesundheitszustand des Raumfahrzeugs. Mehrere Befehle wurden erfolgreich hochgelinkt, um die Betriebsparameter abzustimmen.

Alle drei biologischen Experimente mit der SESLO-Nutzlast sind abgeschlossen; sie wurden am 3. Dezember 2010, 18. Februar und 19. Mai 2011 durchgeführt. Aus dem SEVO-Experiment beobachtete das Projekt die nominelle Spektrometerfunktion , und bis jetzt wurden 24 Sätze von 24 UV-sichtbaren Spektren aufgezeichnet und heruntergelinkt, was fast 600 Spektren von 4 organische Probentypen eingebettet in 4 Mikroumgebungen.

Siehe auch

Verweise