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COSI(The Compton Spectrometer and Imager康普顿光谱成像仪)项目是一个球载的软伽马射线(0.2-10Mev)望远镜, 设计用来研究天体物理中原子能射线和伽马射线极化的来源。 COSI计划搭载NASA的超压气球飞行100天,目前已经完成了发放前的准备工作,正在新西兰的瓦纳卡等待一个合适的发放窗口。COSI团队会在博客,twitter以及facebook上实时更新最新的进展情况。本文翻译自COSI的博客,作者是brentm。
所谓飞行操作,我们指的是在COSI超压气球飞行试验中进行监视和控制。
飞行操作对于飞行成功至关重要,是我们确认COSI在飞行中是否工作在最佳状态的途径。得益于我们各种通信链路,我们可以在飞行过程中实时监视和控制COSI的方方面面。
监视COSI状态
在COSI发放之后,我们必须掌握它的工作状态。为了这个目的,我们开发了多个工具,来监控仪器设备的健康状态,以及在飞行过程中获取科学目标。
交互式实时监控
对于大多数实时,交互测试和监控,我们使用地面支持设备(Ground Support Equipment(GSE),),这是个由Clio编写的客户端软件。本来我们希望有时间来编写一个独立的GSE软件,但是,实质上,它以一种易读的格式解码和显示了实时从COSI接收到的数据。它就像是COSI的仪表盘一样,告诉我们所有关于仪器的重要信息,了解它的工作状态。我们还可以通过表格查看之前的历史数据,从温度,到电压,以及GPS坐标,这是我们发现某种数据变化趋势的最好途径。
当COSI还在我们的视线内飞行时,我们可以通过L波段的高速数据链访问COSI,获取绝大多数的实时数据,我们盯住GSE软件上的数据确保一切运行顺畅。在视距飞行的末端,如果一切数据都显示稳定最好不过,因为一旦COSI飞离视距,将会用卫星链路进行通信,受限于通信速率,那时我们获取的诊断信息将不会那么快速全面。
自动实时监控
当GSE软件工作状态正佳,我们就不需要在飞行过程中一直盯着屏幕了,特别是这个飞行过程如果长达100天的话!我们在Clio的GSE软件的基础上编写了COSI监视软件,它会一直保持运行,如果任何一个从COSI发过来的数据看起来有异常,它将对我们发出警告。例如,如果有些设备过热(或过冷),它将自动发出警报。
目前我们的警告系统包括令人毛骨悚然的计算机化的声音,闪光灯,邮件提醒。当我们回到美国,一旦有任何异常,无论我们在哪,我们还会收到短信息告警。该系统,除了对可能的危险和失败进行告警,还可以提醒我们检测到了伽马射线暴,这是我们的科学目标之一。
Abby和Alan还为该系统设计了基于浏览器的版本WebGSE,可以在网页上显示最近仪器额健康快照。这是一个很好的工具,当我们无法快速达到安装GSE的计算机跟前的时候,可以很方便地通过网络查询仪器状态。
仪器历史健康状态分析
除了了解当前仪器的状态,我们也可能想要了解历史信息。这时,飞行数据历史分析就派上用场了。我们可以在GSE软件上回放记录的历史数据,就像实时收到的数据一样在界面上显示。
然后,有些时候,我们不需要一个一个地看所有的数据,而是关心其中的一段。这超出了GSE软件的功能范围,于是我们设计了两个软件来实现此功能。首先WBGSE可以让我们选择需要显示的数据的历史区间。这个功能非常实用,我们可以在任何地方都可以快速地看到想要的数据。
另外,Clio和我编了个软件(见上图)可以将COSI下传的数据按照选择的日期和时间范围画出图标来。这将为查看COSI多小时甚至多天的图表提供很大便利。
控制COSI
与监视COSI同等重要的是控制它。使用我们的通信数据链,我们可以控制COSI的方方面面而不仅限于它的位置和方向(CSBF需要将太阳能电池板指向太阳以方便我们充电)。我们可以控制仪器设备的不同部分开关,通过软件改变一些设置,改变仪器的运行模式。我们可以通过GSE软件的命令接口来实现上述功能。
我们将盯紧COSI吊舱的热环境状态。虽然我们已经做了大量的测试和建模仿真,但是对我们的热力学模型最好的测试是飞行试验本身。我们可以监视吊舱内的组件的温度,如果有必要,就控制加热器的开关。可能需要几个昼夜的循环才能将我们的恒温控制器调到最合适的操作范围。
我们还可以控制开放端口的使用,在两种模式下切换,其一为自动发送尽可能多的数据,其二是我们可以登录上飞行计算机下载特殊的文件。
分析COSI的科学数据
除了监控COSI的健康,我们还可以运行Realta软件,这是一个实时分析软件,可以显示COSI在天空中看到的处理好的图像。
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