PODIUM：用于科学任务的脉冲星导航装置
摘要：PODIUM：一种紧凑型航天器导航单元，设计用于为星际任务提供自主位置和速度估计。该单元将利用脉冲星X射线观测来测量从宿主航天器到太阳系重心的距离和距离率。然后，通过机载轨道确定功能使用这些测量结果来估计航天器的完整轨道要素。设计目标是质量为6公斤，功率为20瓦，体积为150毫米×240毫米×600毫米。PODIUM的设计旨在最大限度地减少对任务操作和适应要求的影响。架构基于一个具有焦距限制为50厘米的浅入射X射线望远镜。有效面积应在0.2-10 keV能量范围内达到25-50 cm²，需要采用Wolter-1几何形状的多个镜子进行嵌套。入射角将非常小，低于2度。当前目标视场为0.25度。使用单像素硅漂移探测器（SDD）传感器来检测脉冲星光子到达时间的精度应低于1微秒。该单元不具备力矩支持，以满足适用的功率、尺寸和质量要求。相反，宿主航天器将旋转和指向以允许脉冲星的观测。航天电子架构基于抗辐射的LEON4处理器，以允许同步传播任务和异步任务中的测量生成和轨道确定步骤。PODIUM将为星际任务带来更高的自主性和更低的成本。L2空间天文台和行星近距飞过是当前参考的使用案例。机载自主状态估计可以减少导航、轨道修正/维护计算所需的地面支持工作量，并减少周转时间，从而实现更准确的机动，减少轨道维持的质量预算。
作者：Francesco Cacciatore, V''ictor G''omez Ruiz, Gonzalo Taubmann, Jacinto Mu~noz, Pablo Hermos''in, Marcello Sciarra, Marti~no Saco, Nanda Rea, Margarita Hernanz, Emilie Parent, Jeroen Vandersteen
论文ID：2301.08744
分类：Instrumentation and Methods for Astrophysics
分类简称：astro-ph.IM
提交时间：2023-01-24