Helios-A i Helios-B (després del llançament rebatejats i ) són un parell de sondes espacials que foren llançades i dirigides cap a òrbites heliocèntriques per estudiar processos solars. Com a empresa conjunta entre el Centre Aeroespacial Alemany (DLR) i la NASA, les sondes es van llançar des de l'Estació de la Força Aèria de Cap Canaveral, Florida, el 10 de desembre de 1974 i el 15 de gener de 1976, respectivament.

Les naus del projecte Helios van establir un registre màxim per a una nau espacial de . Helios-B va realitzar el sobrevol més proper del Sol fins aquell moment, un rècord que la sonda solar Parker va batre a l'octubre de 2018. Les sondes Helios ja no són funcionals, però a partir del 2024 romanen en òrbites el·líptiques al voltant del Sol.

Construcció El projecte Helios va ser una empresa conjunta de l'agència espacial DLR de l'Alemanya Occidental (70% de la quota) i la NASA (30%). Les sondes Helios, construïdes pel contractista principal Messerschmitt-Bölkow-Blohm, van ser les primeres sondes espacials construïdes fora dels Estats Units i la Unió Soviètica a abandonar l'òrbita terrestre.

Estructura Les dues sondes Helios tenen un aspecte similar. Helios-A té una massa de 370 quilograms i Helios-B de 376,5 quilograms. Les seves càrregues científiques tenen una massa de 73,2 quilograms a Helios-A i de 76,5 quilograms a Helios-B. Els cossos centrals són prismes de setze cares d'1,75 metres de diàmetre i 0,55 metres d'alçada. La major part de l'equipament i la instrumentació estan muntats en aquest cos central. Les excepcions són els pals i les antenes que s'utilitzen durant els experiments i els petits telescopis que mesuren la llum zodiacal i surten del cos central. Dos panells solars cònics s'estenen per sobre i per sota del cos central, donant al conjunt l'aspecte d'un diàbolo o bobina de fil.

En el moment del llançament, cada sonda feia 2,12 metres d'alçada amb un diàmetre màxim de 2,77 metres. Un cop en òrbita, les antenes de telecomunicacions es van desplegar sobre les sondes i van augmentar les altures fins a 4,2 metres. També es van desplegar dos braços rígids que portaven sensors i magnetòmetres, fixats a banda i banda dels cossos centrals, i dues antenes flexibles utilitzades per a la detecció d'ones de ràdio, que s'estenien perpendicularment als eixos de la nau espacial durant una longitud de disseny de 16 metres cadascuna.Helios. Bernd Leitenberger. Retrieved May 20, 2016.

Les naus espacials giren al voltant dels seus eixos, que són perpendiculars a l'eclíptica, a 60rpm.

Sistemes Energia L'energia elèctrica la proporcionen cel·les fotovoltaiques connectades als dos cons truncats. Per mantenir els panells solars a una temperatura inferior a 165 °C quan són a prop del Sol, les cèl·lules solars s'intercalen amb miralls, que cobreixen el 50% de la superfície i reflecteixen part de la llum solar incident alhora que dissipen l'excés de calor. L'energia subministrada pels panells solars és d'un mínim de 240 watts quan la sonda està a l'afeli. El seu voltatge està regulat a 28 volts de corrent continu. Bateries de plata-zinc van funcionar únicament durant el llançament.

Control tèrmic esquerra|miniatura|Diagrama de les parts exteriors en configuarció de llançament. El repte tècnic més gran va ser evitar l'escalfament durant l'òrbita mentre es trobava a prop del Sol. A 0,3 unitats astronòmiques (45.000.000 km) del Sol, el flux de calor aproximat és d'11 constants solars (11 vegades la quantitat d'irradiància solar rebuda mentre es troba en òrbita terrestre), o 15 kW per metre quadrat exposat. A aquesta distància, la sonda podria arribar als 370 °C.

Les cèl·lules solars i el compartiment central dels instruments s'havien de mantenir a temperatures molt més baixes. Les cèl·lules solars no podien superar els 165 °C, mentre que el compartiment central s'havia de mantenir entre -10 i 20 °C. Aquestes restriccions exigien el rebuig del 96% de l'energia rebuda del Sol. Es va decidir la forma cònica dels panells solars per reduir l'escalfament. La inclinació dels panells solars respecte a la llum solar que arriba perpendicularment a l'eix de la sonda reflecteix una major proporció de la radiació solar. Uns "miralls de segona superfície" desenvolupats especialment per la NASA cobreixen tot el cos central i el 50% dels generadors solars. Aquests estan fets de quars fusionat, amb una pel·lícula de plata a la cara interior, que al seu torn està coberta amb un material dielèctric. Per a una protecció addicional, es va utilitzar un aïllament multicapa (que consisteix en 18 capes de Mylar (tereftalat de polietilè orientat biaxialment) o Kapton de 0,25 mil·límetres (segons la ubicació), separades entre si per petites agulles de plàstic destinades a evitar la formació de ponts tèrmics) per cobrir parcialment el compartiment central. A més d'aquests dispositius passius, les sondes utilitzaven un sistema actiu de persianes mòbils disposades en un patró semblant a un obturador al llarg de la part inferior i superior del compartiment. L'obertura d'aquest es controla per separat mitjançant una molla bimetàl·lica la longitud de la qual varia amb la temperatura i provoca l'obertura o el tancament de l'obturador. També es van utilitzar resistències per ajudar a mantenir una temperatura suficient per a certs equips.

Sistema de telecomunicacions El sistema de telecomunicacions utilitza un transceptor de ràdio, la potència del qual es pot ajustar entre 0,5 i 20 watts. Tres antenes estan muntades a la part superior de cada sonda. Una antena d'alt guany (23 dB) d'11° d'amplada de feix, una antena de guany mitjà (3 dB per a transmissió i 6,3 dB per a recepció) emet un senyal en totes les direccions del pla eclíptic a l'alçada de 15°, i una antena dipol de baix guany (0,3 dB de transmissió i 0,8 dB per a recepció). Per ser dirigida contínuament cap a la Terra, l'antena d'alt guany gira mitjançant un motor a una velocitat que contraresta el gir de la sonda. La sincronització de la velocitat de rotació es realitza mitjançant dades subministrades per un sensor solar. La velocitat màxima de dades obtinguda amb el gran guany de l'antena va ser de 4096 bits per segon aigües amunt. La recepció i transmissió de senyals van tenir el suport de les antenes de la Xarxa d'Espai Profund a la Terra.

Control d'altitud miniatura|Un tècnic treballa al costat d'una de les naus espacials bessones Helios Per mantenir l'orientació durant la missió, la nau espacial va girar contínuament a 60 rpm al voltant del seu eix principal. El sistema de control d'orientació gestiona la velocitat i l'orientació dels eixos de la sonda. Per determinar la seva orientació, Helios va utilitzar un sensor solar bàsic. Les correccions de guia es van realitzar amb propulsors de gas fred (7,7 quilograms de nitrogen) amb un impuls d'1 Newton. L'eix de la sonda es va mantenir permanentment mantenint-lo perpendicular a la direcció del Sol i al pla eclíptic.

Computació a bord i emmagatzematge de dades Els controladors a bord eren capaços de gestionar 256 ordres. La memòria de massa podia emmagatzemar 500 kb (aquesta era una memòria molt gran per a les sondes espacials de l'època) i s'utilitzava principalment quan les sondes estaven en conjunció superior respecte a la Terra (és a dir, el Sol es col·loca entre la Terra i la nau espacial). Una conjunció podia durar fins a 65 dies.

Referències

Categoria:Sondes espacials Categoria:Alemanya