Deep Space 1

Deep Space 1 ([Дип Спэйс Уан], «Дальний Космос-1») — экспериментальная автоматическая межпланетная станция (АМС), запущенная 24 октября 1998 года ракетой-носителем «Дельта-2» как часть программы НАСА «Новое Тысячелетие». Основной целью полёта было испытание двенадцати образцов новейших технологий, способных значительно снизить стоимость и риски космических проектов.

Эти образцы включали в себя:
 Ионный двигатель электростатического типа (ионизированный газ разгоняется в электростатическом поле, создавая реактивную тягу).
 Autonav — автономная система навигации, сводящая к минимуму необходимость корректировки движения аппарата с Земли, а также способная наводить на цели фотоаппаратуру зонда.
 Remote agent — программное обеспечение, способное к самотестированию и самовосстановлению после сбоев.
 SDST (Small, Deep-Space Transponder) — миниатюризованная система дальней радиосвязи.
 MICAS (Miniature Integrated Camera And Spectrometer) — малогабаритная, лёгкая видеосистема, объединяющая цифровую фотокамеру и спектрометр.
 PEPE (Plasma Experiment for Planetary Exploration) — интегрированный массив научных инструментов для изучения космической плазмы, солнечного ветра, электромагнитных полей и заряженных частиц.
 SCARLET (Solar Concentrator Array of Refractive Linear Element Technologies) — лёгкие и эффективные солнечные батареи.
 Эксперимент «Beacon Monitor» — аппарат посылал сигналы только о своём общем состоянии, сокращая стоимость наземных операций.

Аппарат «Deep Space 1» успешно выполнил основную цель полёта и начал выполнение дополнительных задач: сближение с астероидом Брайль и кометой Борелли, передав на Землю значительный объём ценных научных данных и изображений. Программа «Deep Space 1» была признана оконченной 18 декабря 2001 года.

Технологии

Автономная навигация Autonav 
Система автономной навигации Autonav, разработанная в Лаборатории реактивного движения NASA, работает с изображениями известных ярких астероидов. Астероиды во внутренней части Солнечной системы перемещаются относительно других тел с известными и предсказуемыми скоростями. Поэтому космический аппарат может определить их относительное положение путём отслеживания подобных астероидов на фоне звезд, которые, в используемом масштабе времени, считаются неподвижными. Два или более астероида позволяют аппарату вычислить свою позицию при помощи триангуляции; две или более позиции во времени позволяют КА определить свою траекторию. Состояние КА отслеживается по его взаимодействию с передатчиками Deep Space Network (DSN), действующими обратно Глобальной системе позиционирования (GPS). Однако, отслеживание при помощи DSN требует множества подготовленных операторов, а сеть DSN перегружена, поскольку используется в качестве сети связи. Использование системы Autonav снижает стоимость миссий и требования к DSN.

Система автономной навигации Autonav может использоваться и в обратную сторону, для отслеживания расположения тел относительно КА. Это используется для наведения на цель инструментов для научных исследований. В программу аппарата внесено очень грубое определение местоположения цели. После начальной настройки, Autonav удерживает объект в поле видимости, попутно управляя положением КА. Следующим космическим аппаратом, использовавшим Autonav, был «Deep Impact».

IPS (ионная двигательная установка) 

IPS, предоставленный проектом NSTAR (NASA Solar Technology Application Readiness), использует полый катод для получения электронов для ионизации ксенона при столкновении. Система NSTAR / IPS состоит из 30-сантиметрового толкателя ионов ксенона, системы подачи ксенона (XFS), блока обработки данных силы (PPU), и блока цифрового управления и интерфейса (DCIU).

В ионизатор подаётся топливо, которое само по себе нейтрально, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом, в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны. Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из двух или трёх сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (до 1280 Вольт). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона. Электроны, пойманные в катодную трубку, выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается, во-первых, для того, чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным, а во-вторых, чтобы ионы, «нейтрализованные» таким образом, не притягивались обратно к кораблю.

Минусом является низкая тяга, которая составляла от 19 мН при минимальной мощности до 92 мН на максимальной. Это не позволяет использовать двигатель для старта с планеты, но, с другой стороны, в условиях невесомости, при достаточно долгой работе двигателя, есть возможность разогнать космический аппарат до скоростей, недоступных сейчас никаким другим из существующих видов двигателей.

Примечания 

Автоматические межпланетные станции США
Космические аппараты с ЭРД
Исследование комет
Космонавтика США
Космические аппараты НАСА
Ракетно-космическая техника General Dynamics