Космическая движуха

Колин Флетчер, 4 декабря 2021 г.

Первоисточник:

Atlas V с STP-3 перед запуском. Фото: Томас Бургхардт из NSF / L2

ULA (United Launch Alliance) готовится к 90-му запуску ракеты Atlas V и их пятой и последней миссии в 2021 году. При запуске с SLC-41 (Space Launch Complex 41) на мысе Канаверал, Флорида, в миссии STP-3 будет выведено два экспериментальных спутника для United States Space Force.

Миссия также проверит несколько новых технологий на борту ракеты-носителя Atlas V в ходе самой продолжительной на сегодняшний день миссии для ракеты Atlas. После 24-часовой задержки из-за утечки в системе наземного хранения керосина RP-1, а затем дополнительного дня для проверки чистоты топлива, старт теперь запланирован на 7 декабря в 4:04 EST (9:04 UTC).

Обзор полезной нагрузки

STP-3 является третьим специальный запуском программы космических испытаний United States Space Force. Программа предназначена для выведения на орбиту экспериментальных полезных нагрузок с целью отработки технологий для будущих миссий Министерства обороны. Миссия STP-3 содержит две полезные нагрузки: основной космический аппарат и космический аппарат совместного использования.

STPSat-6 готовится к интеграции полезной нагрузки (Космические силы США)

Основной космический аппарат, известный как STPSat-6, был спроектирован и построен компанией Northrop Grumman. STPSat-6 проведет девять экспериментов, в том числе для NASA и NNSA (Национальное управление ядерной безопасности).

Основной эксперимент NNSA, получивший название SABRS-3 (Система оповещения о космических и атмосферных взрывах - 3), предназначен для обнаружения ядерных взрывов на Земле. SABRS дополнит полезную нагрузку Global Burst Detector на спутниках GPS, а также созвездие спутников SBIRS (космическая инфракрасная система).

Программа NASA LCRD (Laser Communications Relay Demonstration) предназначена для тестирования лазерной связи в качестве альтернативы традиционной радиосвязи для космических аппаратов NASA. LCRD будет связываться с наземными станциями, а также с будущими космическими аппаратами, такими как полезная нагрузка под названием ILLUMA-T, которая будет доставлена на Международную космическую станцию в 2022 году.

Другие полезные нагрузки на борту STPSat-6 включают в себя «несколько полезных нагрузок Совета по рассмотрению космических экспериментов Министерства обороны, касающихся наблюдения космической среды и ситуационной осведомленности на орбите», согласно сообщению ULA.

Космический аппарат совместного использования называется LDPE-1, что означает Long Duration Propulsive ESPA номер 1 - ESPA. Это дополнительный адаптер полезной нагрузки EELV (усовершенствованная одноразовая ракета-носитель). ESPA — это стандартного размера адаптер космического аппарата, изначально разработанный для использования на ракетах-носителях Atlas V и Delta IV, а теперь он также используется на Falcon 9.

LDPE-1 также был построен Northrop Grumman и основан на линейке космических аппаратов ESPAStar, которые производит компания. Он также заимствует технологии из другого ESPAStar по имени EAGLE, который был запущен во время предыдущей миссии Atlas V в 2018 году.

Хотя LDPE-1 будет нести несколько полезных нагрузок, их точное назначение в настоящее время неизвестно. По крайней мере, еще два космических аппарата LDPE запланированы к запуску в рамках миссий Космических сил, включая запуск Falcon Heavy под названием USSF-67.

Обе полезные нагрузки STP-3 будут доставлены непосредственно на геостационарную орбиту на высоту примерно 36 100 километров над Землей.

ULA представит новые технологии на STP-3

Во время миссии STP-3 ULA планирует продемонстрировать три новые технологии на борту своей ракеты Atlas V: новая конструкция обтекателя, модернизированную систему питания для двух космических аппаратов и то, что компания называет «улучшенной навигацией». Все эти технологии будут использованы в будущей ракете компании Vulcan Centaur.

Изготовленный в Декейтере, Алабама, рядом с заводом ULA, компанией RUAG Space, новый обтекатель использует метод производства «вне автоклава», и заменит обтекатели, произведенные RUAG в Швейцарии. Несмотря на то, что они такого же размера, как и предыдущие обтекатели Atlas V 5.4 метрового класса, новый процесс позволяет «весить и стоить меньше, при этом его проще и быстрее изготавливать», согласно ULA.

Ссылка на твит

Благодаря почти семичасовому путешествию STP-3 на круговую геосинхронную орбиту, ракета Atlas V впервые будет летать с помощью того, что компания называет IFPS (бортовая система питания), которая будет поддерживать батареи обоих космических кораблей полностью заряженными на протяжении всего полета. Это означает, что у космических аппаратов будет больше времени на питание от батареи, прежде чем им придется полагаться на свои развертываемые солнечные панели после отделения от верхней ступени Centaur Atlas V.

ULA также представит то, что компания называет «усовершенствованной навигацией», — систему, которая использует данные GPS в дополнение к бортовому бортовому компьютеру ракеты, чтобы повысить точность вывода на орбиту. Согласно ULA, система была протестирована при предыдущем запуске в прошлом году и «будет доступна для использования во всех будущих миссиях Atlas V». Разгонный блок для космической пусковой системы Boeing, произведенный ULA , называется ICPS, также будет использовать «усовершенствованную навигацию».

График запуска

3 декабря Atlas V 551 (обтекатель диаметром пять метров, пять твердотопливных ракетных ускорителей и один двигатель верхней ступени) перемещена из здания вертикальной интеграции на стартовую площадку в космическом стартовом комплексе 41. После этого первая ступень ракеты была заполнена керосиновым топливом, которое можно загрузить заранее, поскольку Atlas V не использует переохлажденный керосин, как это делают некоторые другие ракеты, такие как Falcon 9.

За секунды до пуска включится двигатель РД-180 на первой ступени. В момент T-0 сработают пять твердотопливных ракетных ускорителей GEM-63, после чего произойдет старт в T + 1,1 секунды.

Примерно через 35 секунд после запуска Atlas V превысит скорость звука, или 1 Мах.

Через одну минуту 47 секунд после запуска все пять твердотопливных ракетных ускорителей будут сброшены за борт. Сначала разделятся два, а через две секунды — остальные три.

Обтекатель полезной нагрузки отделится от ракеты примерно через три с половиной минуты после запуска.

Через четыре минуты и 27 секунд после запуска двигатель РД-180 на первой ступени Атласа отключится, и разгонный блок Centaur, несущий полезную нагрузку STP-3, отделится. Двигатель

Centaur RL-10 будет работать около шести минут, чтобы выйти на начальную орбиту.

Через час и семь минут после запуска Centaur снова включится и будет работать около шести минут, чтобы поднять апогей, или самую высокую точку на орбите, на геостационарную высоту.

После примерно пятичасовой фазы свободного полета Centaur снова включится, сделав круговую орбиту и изменив угол наклона орбиты примерно с 26 градусов до нуля с примерно трехминутным временем работы дыигателя.

Через шесть часов и 30 минут после запуска отделится STPSat-6, а через семь часов и 10 минут — LDPE-1, завершив самую продолжительную миссию в истории ракеты Atlas.

Первоисточник:

Вячеслав Ермолин, 5 декабря 2021 года.

Инфографика к запуску "Союз СТ-Б/Фрегат" - Galileo.

В высоком разрешении

Инфографика от Homem do Espaço

Пресс-кит от Arianespace по миссии VS26
Ссылка на pdf

"Руководство пользователя" для ракеты-носителя "Союз" от Arianespace.
Ссылка на pdf

Автор Ли Канаяма 4 декабря 2021 г.

Первоисточник:

Союз СТ VS25 перед запуском. Фото: Arianespace

Arianespace запустила еще два глобальных навигационных спутника Galileo FOC (Full Operation Capability) для Европы. После переноса по погодным условиям в пятницу два спутника были запущены ракетой-носителем «Союз СТ-Б/Фрегат», в рамках миссии VS26, в субботу. Старт произошел 4 декабря 2021 года в 21:19 по времени Куру (5 декабря, 00:19 UTC; 4 декабря, 19:19 EST).

Запуск VS26 стал 150-й миссией Arianespace для европейских организаций и 13-й миссией Arianespace в этом году. Это был первый запуск ракеты «Союз» из Космического центра Гвианы в 2021 году.

Обзор полезной нагрузки и ракеты:

«Союз СТ-Фрегат» — это ракета-носитель средней грузоподъемности в парке носителей Arianespace. «Союз СТ-Фрегат» — четырехступенчатая ракета-носитель, входящая в состав исторического семейства российских ракет «Союз». Ракеты «Союз», запускаемые с космодрома Гвианы, представляют собой модифицированную версию «Союз-2» под названием «Союз-СТ».

Arianespace начала эксплуатацию ракеты «Союз-2» из Космического центра в Гвиане в 2011 году.

«Союз-СТ» имеет две конфигурации: «Союз СТ-А» и «Союз СТ-Б». «Союз СТ-А» является модификацией «Союзе-2.1а», а «СТ-Б» «Союзе-2.1б». В этой миссии использовался вариант «СТ Союз» — «Союз СТ-Б/Фрегат».

«Союз-2.1» — это модернизированная версия, призванная заменить более старые аналогичные ракеты «Союз». Впервые использованный в ноябре 2004 года, «Союз-2» имеет три основных конфигурации. «Союз-2.1а» и «Союз-2.1б» с использованием стандартных ускорителей первой ступени. В третьей версии, «Союз-2.1в», отсутствуют ускорители первой ступени и используются две или три дополнительных ступени.

Ссылка на твит

Первая ступень «Союза» представляет собой комплект из четырех ускорителей, размещенных вокруг центральной ступени. В ускорителях используется двигатель РД-107А. Каждый двигатель РД-107А может развивать тягу до 1021,2 кН при удельном импульсе 319 секунд. Ускорители работают 118 секунд. Четыре ускорителя называются «Блок-Б, В, Г, Д».

«Блок-А» — это основная ступень, также известная как вторая ступень. «Блок-А» представляет собой маршевую ступень, запускающую двигатель на земле перед стартом с временем работы 286 секунд. В ней используется двигатель РД-108А, который может развивать тягу до 990,2 кН при удельном импульсе 319 секунд.

На третьей ступени используется двигатель РД-0124. Он может создавать тягу 297,9 кН и иметь удельный импульс 359 секунд в вакууме. Третья ступень работает 270 секунд. Эта ступень называется «Блок-И». «Союз-2.1а» использует менее мощный РД-0110, а «Союз-2.1б» - РД-0124.

«Союз-2» может иметь четвертую ступень. Один из вариантов — ступень «Фрегат» .

«Фрегат» — это дополнительная ступень, предназначенная для вывода полезной нагрузки на заданную орбиту. Впервые «Фрегат» был использован на ракете «Союз-У» в феврале 2000 года. На ракете «Союз» он помещен в обтекатель полезной нагрузки. «Фрегат» использует ракетный двигатель на базе самовоспламеняющегося топлива C5.92. Двигатель развивает тягу 19,85 кН с удельным импульсом 332 секунды в вакууме. Находясь в космосе, он может повторно включаться несколько раз со временем общей работы двигателя до 1100 секунд.

Для запуска «Союза» из Космического центра Гвианы в ракету были внесены многие изменения. Они включали в себя обтекатель большего диаметра, систему прекращения полета и пиротехнические воспламенители двигателяей вместо обычных химических воспламенителей. На стартовой площадке «Союз» (ELS (Ensemble de Lancement)) есть мобильная стартовая башня, обеспечивающая вертикальную интеграцию полезной нагрузки.

На стартовой площадке «Союз» на космодроме Восточный, расположенном на востоке России, также есть мобильная башня обслуживания, аналогичная той, что находится в Куру. Это отличие от стартовых площадок «Союз» в Плесецке и Байконуре, где используются другие стартовые башни.

С момента первого запуска «Союз-СТ» на ELS было выполнено 24 полета. Многие из запусков, включая первый запуск, выполнялись со спутниками Galileo.

Galileo — это группировка глобальных навигационных спутников, управляемая гражданскими организациями ЕКА (Европейское космическое агентство) и ЕС (Европейский Союз). Созвездие представляет собой набор из более чем 30 спутников в трех разных орбитальных плоскостях.

Первые два спутника использовались в качестве экспериментальных прототипов для новой группировки. Эти спутники были названы GIOVE (Galileo In-Orbit Validation Element) — A и B. Оба были запущены на ракете «Союз-ФГ/Фрегат» в декабре 2005 г. и апреле 2008 г. соответственно. GIOVE-A и B смогли успешно протестировать технологию для созвездия Galileo. Эти два спутника были выведены на пенсию в июле 2012 года. В ноябре 2021 года GIOVE-A сошел с орбиты.

Ссылка на твит

В октябре 2011 года первый «Союз-СТ» запустил спутники Galileo IOV (In-Orbit Validation) FM-1 и 2 . Эти спутники аналогичны действующим спутникам Galileo. Они использовались для проверки работы созвездия на орбите.

Второй комплект, FM-3 и 4, был запущен в октябре 2012 года. FM4 потерял электрическую мощность и сегодня не используется. Остальные спутники все еще работают.

Первая действующая версия спутников Galileo называется Galileo-FOC. Первые два спутника Galileo-FOC были впервые запущены в рамках миссии VS09. Спутники в настоящее время не используются из-за частичного отказа ракеты-носителя «Союз». Во время запуска «Фрегат» вывел спутники на неправильную орбиту.

Восемь других спутников Galileo-FOC были успешно выведены на рабочие орбиты. Все эти спутники были запущены на ракете-носителе «Союз-СТ-Б». Спутники FM10 и FM11 в миссии VS15 были самыми последними, запущенными на ракете «Союз».

Еще 12 спутников Galileo-FOC были выведены на орбиту на ракете Ariane 5 ES. Ariane 5 ES может выводить четыре спутника за один запуск, в отличие от «Союза», который может выводить только два. Ariane 5 запустила на орбиту три партии из четырех спутников Galileo. Миссия VA-244 была последней запущенной ракетой Ariane 5 ES и последней, запустившей спутники Galileo.

Спутники Galileo-IOV и FOC построены на спутниковой платформе OHB SmartMEO. SmartMEO — это спутниковая платформа, предлагаемая компанией OHB для работы на средней околоземной орбите и низкой околоземной орбите. SSTL (Surrey Satellite Technology Ltd) предоставляет полезную нагрузку Galilieo для спутниковой платформы. SmartMEO использовался только для спутников Galileo. На старте каждый спутник весит ~ 733 кг.

Художественный рисунок Galileo на орбите. (Источник: ESA / OHB System)

Миссия VS26 — это первый запуск Galileo-FOC после миссии Ariane 5 VA-244 в июле 2018 года. VS26 запустил на орбиту спутники Galileo-FOC FM23 и FM24.

В ноябре 2021 года ракета «Союз СТ-Б» и два спутника Galileo-FOC в Космическом центре Гвианы прошли предстартовую подготовку к запуску. Два спутника были размещены на верхней части верхней ступени «Фрегат», и вскоре после этого оба были герметизированы. Почти готовый «Союз» был вывезен на площадку 27 ноября. Затем «Фрегат» и спутники были размещены на третьей ступени «Союза», завершая подготовку к запуску ракеты.

29 ноября готовая ракета прошла генеральную репетицию. Завершилась генеральная репетиция испытаний систем ракеты.

Запуск:

Отсчет времени пуска начинается в Т-5 часов с начала совещания по готовности к заправке топлива. В Т-4 часа 30 минут начинается заправка топлива. Чуть менее трех часов спустя ракета полностью заправлена топливом. Мобильный портал, который окружает «Союз» для обслуживания и защиты ракеты-носителя перед запуском, удаляется в Т-1 час 10 минут.

Ключ запуска перемещается в положение T-5 минут 10 секунд. Через 10 секунд «Фрегат» переходит на внутреннее питание. Остальная часть ракеты переводится на внутреннее питание в момент времени Т-40 секунд.

Первая кабель-мачта отделяется сразу после перехода к внутреннему питанию. Вторая кабель-мачта отделяется непосредственно перед зажиганием двигателей. В момент времени Т-16 бортовой компьютер дает команду ускорителям и центральной ступени на зажигание. Затем двигатели начинают разгоняться до полной мощности, и в момент Т-1 секунды двигатели достигают полной тяги.

В момент T-0 четыре прижимных рычага убираются, и «Союз» взлетает. Затем «Союз» начинает маневр по тангажу для достижения азимута, при котором ракета наклоняется под углом 57 градусов к плоскости экватора.

Запуск «Союз VC15». (Источник: Arianespace)

Затем ускорители отделяются от ракеты в момент времени T + 1 минута 58 секунд. Обтекатель полезной нагрузки отделяется от ракеты в момент Т + 3 минуты 56 секунд.

Менее чем через минуту при времени T + 4 минуты и 48 секунд третья ступень включает двигатель, и вторая ступень отделяется от ракеты. Обтекатель хвостовой части третьей ступени отделяется через шесть секунд.

После работы в течение почти пяти минут третья ступень отключается, и «Фрегат» отделяется для самостоятельного полета. Через минуту после отделения «Фрегат» включает двигатель и выходит на переходную орбиту.

Оказавшись на орбите, «Фрегат» движется по инерции до Т + 3 часа 42 минуты и 52 секунды, когда он начинает свой второй и последний запуск. Его работа длится пять минут, переводя «Фрегат» и два спутника Galileo на орбиту разделения. После коротких пятиминутных пауз спутники Galileo уходят на круговую орбиту длиной ~ 23 529 км.

Они присоединяются к 26 спутникам, уже находящимся на орбите. Затем два спутника перейдут на рабочую орбиту высотой ~ 23 616 км под углом наклона к плоскости экватора в ~56 градусов.

После этого запуска ракеты «Союз» и «Ariane-62» запустят еще несколько спутников Galileo-FOC. Ожидается, что первое поколение спутников будет полностью развернуто в 2025/2026 году.

Второе поколение спутников Galileo будет производиться Airbus и будет выведено на Ariane 62 начиная с 2024 года.

Первоисточник: