Mars Climate Orbiter
сгорел, не успев
выйти на работу
Он был так близко к цели!
Ни одна серьезная неполадка не омрачила перелета аппарата к Красной планете. Были огрехи с полетным ПО, слегка пошаливала аппаратура связи с Землей (НК №5, 1999, с.14) – но все это были устранимые неприятности. Аппарат выходил к Марсу «бодро и весело».Станция Mars Climate Orbiter (MCO) была запущена 11 декабря 1998 г. и должна была стать первым метеорологическим спутником Марса. Аппарат должен был решать следующие задачи:
• наблюдение за марсианским климатом; • картирование марсианской поверхности. Для их решения на борту были установлены два научных прибора. Радиометр PMIRR отправился в полет второй раз: шестью годами раньше он был установлен на американской АМС Mars Observer, связь с которой была потеряна 21 августа 1993 г., за трое суток до выхода на орбиту спутника Марса. Копия прибора была установлена на станции MCO – и снова ему «не повезло». Вторым прибором стал блок цветных камер MARCI, состоявший из широкоугольной камеры и камеры среднего угла зрения, работающих в нескольких спектральных диапазонах. Разрешение полученных с ее помощью изображений должно было составить до 40 м. Подробное описание аппаратуры и задач проекта было дано в НК №1, 1999. Помимо собственной научной программы, перед аппаратом стояла задача ретрансляции научных данных с другой американской АМС, Mars Polar Lander, посадка которой на планету должна состояться 3 декабря 1999 г. Этот этап должен был продлиться 3 месяца. Затем в течение по крайней мере 687 суток (один марсианский год), с февраля 2000 по декабрь 2001 г., станция MCO исследовала бы Марс. |
Все запланированные инженерные работы со станцией на этапе перелета были закончены до конца июня. 14 мая был успешно проведен повторный тест сеанса связи между MCO и посадочным аппаратом станции MPL: MCO передавал специальные сигналы инициации сеанса связи, а 40-метровая антенна Стэнфордского университета их принимала.
10 июня после длительной отработки на наземном аналоге на борт были загружены дополнения к бортовому ПО и программы работы, обеспечивающие перевод станции в режим звездной ориентации (всего 28 файлов). 11 июня в сеансе связи через станцию DSS-65 под Мадридом (Испания) новое ПО было опробовано. 16 июня системе управления КА было впервые разрешено использовать «на входе» данные звездной камеры. Работа «автопилота» в новом режиме соответствовала ожиданиям разработчиков. 23 июня после серии испытаний КА был окончательно переведен в режим звездной ориентации, а инерциальный измерительный блок IMU выключен для экономии ресурса.
23 июля аппарат получил программу коррекции траектории TCM-3, целью которой было вывести станцию в расчетную точку выдачи тормозного импульса 23 сентября. 25 июля в 05:00 PDT (12:00 UTC) станция успешно выполнила коррекцию, получив приращение скорости 3.3 м/с. Последующие измерения навигационных параметров показали, что маневр был выполнен «очень точно» в результате некоторой «подстройки автопилота» с учетом опыта коррекций TCM-1 и TCM-2.
После коррекции TCM-3 специалисты группы управления испытали некоторые трудности при возвращении панели солнечной батареи в полетное положение. После того как на двухстепенной привод панели были поданы стандартные команды, система защиты от сбоев отметила возможную неисправность основного датчика A углового положения по одной из осей. Система управления автоматически задействовала запасной датчик, и панель СБ была установлена в штатное положение.
Замечание было серьезным: складывание и развертывание секций панели СБ должно было проводиться многократно при выходе на орбиту и аэродинамическом торможении. Проверки 20 и 21 августа не выявили ненормального поведения датчика и всего привода. Однако высокоскоростная телеметрия показала, что СБ испытала колебания конструкции, превышающие расчетные. Специалисты группы управления также установили, что «внутренний» двигатель привода СБ на некоторое время остановился во время ориентации панели. При тесте, выполненном на MCO 3 сентября, было обнаружено, что небольшие «ушки», сделанные на СБ для ее удержания в сложенном положении, касаются корпуса КА при складывании и раскладывании. 4-5 сентября были подготовлены и отработаны на макете поправки к процедуре складывания и развертывания, а 7 сентября новая процедура была проверена на станции. Задевание корпуса было устранено.
Самым ответственным событием была выдача тормозного импульса MOI (Mars Orbit Insertion) маршевого двигателя тягой 640 Н для вывода КА на орбиту спутника Марса. ДУ должна включиться в точно заданное время в заданной точке пространства и отработать точно заданный импульс тяги. Точность отработки в этом случае определяет исход всей миссии, а ошибка может привести к потере аппарата или срыву программы. Известно, например, что из-за неполадок при выполнении этого маневра не вышла на орбиту спутника Марса советская АМС «Марс-4».
30 июля были подведены итоги наземной отработки процедуры торможения и выхода на орбиту. Были проверены все предусмотренные нештатные сценарии, и каждый из них система управления КА отработала правильно.
23 августа 1999 г. Сеть дальней связи NASA начала 30-суточную отработку режима «почти одновременного слежения» (Near-Simultaneous Tracking, NST) за двумя марсианскими станциями. Режим NST был разработан для точного выведения следующей за MCO станции Mars Polar Lander в точку посадки. Он состоит в следующем: в течение 2-4 часов ведется радиоконтроль траектории одной станции, после чего в течение 20 мин средства DSN переходят к слежению за второй станцией, также в течение 2-4 часов. Обработка записанных данных позволяет весьма точно оценить траекторию приближающегося к Марсу КА по отношению к орбите спутника Марса. В роли станции MPL выступала станция MCO, а «опорным» спутником вместо MCO был аппарат Mars Global Surveyor. |
Непосредственная подготовка MCO к выходу на орбиту началась в первых числах сентября. Была проведена полная проверка файловой системы бортового ПО путем сопоставления бортовых файлов их аналогам на наземном имитаторе. Последний уже давно работал по 24 часа в сутки 7 дней в неделю.
Вечером 14 сентября на борт КА была отправлена программа отработки коррекции TCM-4, последней перед выходом на орбиту. Утром 15 сентября, на расстоянии 2.24 млн км от Марса, аппарат успешно отработал выданное ему задание. ДУ включилась в 09:40 PDT (16:40 UTC) на 15 сек, приращение скорости составило 1.37 м/с. Привод СБ работал без замечаний. После коррекции менеджер по управлению MCO от Лаборатории реактивного движения д-р Сэм Тёрман (Sam Thurman) заявил, что аппарат находился на требуемой подлетной траектории, которая гарантирует пролет над северным полюсом планеты на высоте 193 км.
Вблизи этой точки 23 сентября в 01:50 PDT по бортовому времени и в 02:01 по времени прихода сигнала (который проходил в одну сторону за 10 мин 55 сек) должен был включиться на торможение основной двигатель КА. План маневра выглядел так:
Время приема сигнала, PDT и UTC | Событие |
01:41 08:41 01:50 08:50 01:56 08:56 02:01 09:01 02:06 09:06 02:17 09:17 02:19 09:19 02:27 09:27 02:30 09:30 |
Складывание и фиксация СБ Построение ориентации КА для запуска маршевой ДУ Подрыв пироклапанов топливных магистралей ДУ для начала наддува баков с топливом и окислителем Включение маршевой ДУ на 16 мин 23 сек Заход КА за Марс Выключение маршевой ДУ Автономное построение ориентации КА для связи с Землей Выход КА из-за Марса, восстановление связи Развертывание секций панели СБ |
В результате торможения MCO должен был снизить свою скорость относительно Марса с 5.5 до 4.4 км/с и выйти на эллиптическую орбиту с периодом более 14 часов. В течение двух месяцев, с 25 сентября по 9 ноября, КА должен был выполнить аэродинамическое торможение (за счет давления набегающего потока «воздуха» на сложенную панель солнечной батареи станции при многократном прохождении в верхних слоях атмосферы планеты), и в результате последней коррекции выйти на круговую орбиту высотой 421 км.
В период с 16 по 20 сентября на КА была отправлена программа торможения и последние навигационные данные. 21 сентября группа управления MCO перешла на круглосуточный контроль за ним.
А в ответ – тишина...
23 сентября все шло штатно. В заданное время КА построил ориентацию (с этого момента прием телеметрии не предусматривался, сеть DSN принимала только сигнал несущей частоты). В заданное время включил двигатель и начал торможение – в силу эффекта Допплера частота сигнала начала изменяться. Через 5 мин сигнал пропал – аппарат скрылся за Марсом. И, как оказалось, навсегда.Информация из Лаборатории реактивного движения (JPL) выдавалась в Интернет каждые несколько минут, что позволяет воссоздать картину происходившего достаточно подробно. В 02:18 было названо расчетное время выхода КА на связь со станцией под Канберрой (Австралия): 02:26:25 PDT. Срок наступил... Прошло пять минут, десять... Специалисты в JPL не давали пока никаких комментариев: они напряженно ждали сигнал с КА.
В 02:49 представители NASA выразили свою уверенность в том, что КА вышел на орбиту вокруг Марса, хотя связь с ним пока не установлена. «Пока мы не знаем, что случилось», – сказал менеджер проекта MCO со стороны JPL Ричард Кук (Richard Cook) и добавил, что потребуется несколько часов для анализа. Предполагалось несколько возможных причин отсутствия сигнала: неверна ориентация КА, неисправна наземная приемная антенна, КА ушел в защитный режим, в худшем случае – авария. Может быть, следует послать команду на включение передатчика?
В 03:40 Джон МакНейми (John McNamee), менеджер проекта Mars Surveyor'98 (частями которого являются MCO и MPL), заявил: «У нас есть указания на то, что из-за каких-то навигационных проблем аппарат был у Марса ниже, чем нужно. В результате мы испытываем осторожный оптимизм, полагая, что ищем в неправильном месте. Мы непрерывно уточняем навигацию и передаем эту информацию на станции слежения. Через пару часов мы начнем поиск и тогда, я надеюсь, найдем КА». Действительно, нештатное прохождение могло изменить как положение КА вблизи Марса, так и его скорость. И то, и другое препятствовало установлению связи.
В 04:45 научный руководитель проекта MS'98 Ричард Зурек (Richard Zurek) сообщил, что группа управления расширяет поиск КА и пытается отправить команды на включение передатчика и на подготовку маневра, предотвращающего вход в атмосферу после одного витка. «Пока не восстановлен контакт, мы никак не можем узнать, где был аппарат или как глубоко он вошел в атмосферу. Если он прошел слишком глубоко, то, конечно, мы можем не узнать об этом никогда».
Еще через несколько часов, на заранее запланированной на 08:00 PDT пресс-конференции, Ричард Кук сообщил страшную новость: «Мы планировали приблизиться к планете на высоте около 150 км. Мы думали, что делаем именно это. Но, проанализировав последние 6-8 часов данных перед прилетом, мы увидели указания на то, что реальная высота подхода была намного ниже. Как оказалось, реальная высота была около 60 км. Мы все еще пытаемся понять, что случилось. Мы полагаем, что минимальная высота, на которой аппарат мог бы выжить, была около 85 км».
На следующий день JPL уточнила, что реальная высота над поверхностью составила 57 км, в то время как расчетная составляла около 140 км. Было объявлено, что промах не мог быть вызван неисправностями КА и стал следствием человеческой ошибки либо ошибки в программном обеспечении.
Марсианский камикадзе
24 сентября в 15:00 PDT (22:00 UTC) был прекращен проводившийся на всякий случай поиск аппарата 70-метровыми антеннами Сети дальней связи, и АМС Mars Climate Orbiter официально была признана утерянной. С аппарата так и не было получено никаких сигналов, и его судьба осталась неизвестной.Наиболее вероятно, что при пролете на высоте 60 км аппарат был серьезно поврежден или даже разрушен в результате динамического воздействия атмосферы и нагрева от трения. Остатки его могли упасть на поверхность планеты. Либо, обожженный и выведенный из строя, он остался на той или иной орбите спутника Марса и уже вошел или вскоре войдет в атмосферу планеты. Есть и другие предположения. Так, представитель JPL Фрэнк О'Доннелл (Frank O'Donnell) заявил 30 сентября, что из-за нагрева топливной системы аппарата ДУ могла отключиться раньше времени. Аппарат замедлил скорость в меньшей степени, чем закладывалось в расчеты, и, пройдя сквозь атмосферу, вновь вышел на орбиту вокруг Солнца.
Утром 23 сентября, когда Р.Кук объявил о трагической ошибке в подлетной траектории, можно было сформулировать два вопроса. Первый: как могло случиться, что в результате отлично выполненной 15 сентября коррекции TCM-4 аппарат был направлен по неправильной траектории? Второй: как же могло случиться, что за 8 суток от момента коррекции до входа в атмосферу этого никто не заметил?
24 сентября Ричард Кук сообщил, что в последние несколько часов подлета имелся существенный «провал» в траектории аппарата, но управленцы по какой-то причине не обнаружили отклонение до тех пор, «пока не стало слишком поздно». Очевидно, существует некоторый минимальный резерв времени, необходимый для расчета и выполнения экстренной коррекции. Означают ли слова Кука, что руководители проекта поняли, что происходит, когда этот критический момент уже прошел, или действительно узнали лишь через несколько часов после катастрофы? Пока специалисты JPL и Lockheed Martin не раскрывают эту тайну.
Что касается первого вопроса, то один из авторов этой статьи высказал тогда предположение, что могла произойти потеря или искажение информации при обмене между центром управления Lockheed Martin Astronautics в Денвере и навигационной группой JPL в Пасадене. Догадка оказалась близкой к истине, но предположить подлинную причину было просто немыслимо.
Как за 125 млн $ узнать, сколько фунтов в килограмме
Для расследования причин аварии было сформировано несколько групп и комиссий – «внутренняя» группа проекта Mars Surveyor'98, комиссия JPL, совместная комиссия JPL и внешних экспертов, а затем и комиссия NASA.30 сентября NASA выпустило официальное сообщение, которое повергло всех, включая и множество сотрудников агентства, в шок. «Одна из групп использовала британские единицы, то есть дюймы, футы и фунты, в то время как другая использовала метрические единицы для одной из ключевых операций с КА», – было сказано в нем. Космические аппараты гибли по разным причинам, но по столь глупой и обидной – ни разу за 42 года космической эры!
В тот же день агентство AP сообщило со ссылкой на Тома Гэвина, заместителя директора JPL по наукам о космосе и о Земле, что команда Lockheed Martin представила в JPL данные о тяге микродвигателей КА в фунтах силы, а в Пасадене эти числа были использованы как выраженные в ньютонах. По неофициальной версии Дж.МакДауэлла, речь шла об импульсе тяги при коррекции, который локхидовцы выразили в фунт-секундах, а джипиэлевцы восприняли как ньютон-секунды. Поскольку фунт силы в 4.45 раз больше ньютона, заложенная в дальнейшие расчеты величина импульса во столько же раз отличалась от необходимой.
В сообщении AP утверждалось, что такая несогласованность единиц имела место с самого запуска КА в декабре 1998 г. «Эффект был так мал, что оставался незамеченным», но накапливался в ходе полета и вылился в 90-километровый промах, угробивший аппарат стоимостью 125 млн $. Верится в это с трудом – «протянув» до Марса траекторию хотя бы после первой коррекции, трудно было не увидеть, попадает она в окрестность планеты в заданную дату или нет.
Особый привкус иронии придает этой истории тот факт, что NASA было первым американским министерством, которое еще в 1970-е годы (!) перешло на международную систему единиц SI. (Даже в исторических работах специалисты NASA переводят реально использовавшиеся в 1960-е годы британские единицы в единицы SI, хотя как раз в этой области такая замена препятствует пониманию многих вопросов и порождает дополнительные ошибки перевода.)
В ноябре предполагается выпустить формальный отчет о причинах гибели MCO, где, вероятно, будет описано, как именно все случилось. Вполне возможно, сказалась напряженная работа персонала, вынужденного выполнять повышенные объемы работ за короткий срок, и ограниченность финансирования.
Но не конкретные виновники и не факт потери очень нужной станции, а неспособность системы контроля NASA выявить ошибку в наибольшей степени обеспокоила руководство NASA. «Здесь нет вины конкретного человека. Виновна сама система, позволившая двум группам управления работать несогласованно и во время испытаний, и после запуска аппарата», – сказал Эдвард Вейлер, заместитель администратора NASA и шеф Управления космической науки.
И как бы в порядке насмешки на следующий день после аварии пресс-служба NASA выпустила пресс-релиз и сообщила, что все полевые центры NASA либо уже сертифицированы на стандарт ISO 9001, либо рекомендованы для этой процедуры. Стандарт ISO 9001 подтверждает, что в организации существует и работает система управления качеством…
А пока самая первая задача – срочная проверка взаимодействия навигаторов и управленцев АМС MPL и Stardust также изготовленных компанией LMA, принятие
В связи с гибелью станции MCO компания CNN провела интернет-опрос, задав пользователям ее сайта вопрос: должно ли NASA после потери MCO продолжать запланированные исследования Марса? Вот как распределились 67112 голосов: – да, достигнутые успехи оправдывают неудачи – 46831 (70%); – нет, без серьезных кадровых изменений -13952 (21%); – нет, это лишняя трата средств – 6329 (9%). |
Потеря MCO нанесла мощный удар по репутации баллистиков NASA, хотя их прямой вины в происшедшем как будто нет. До 23 сентября они могли с чистой совестью гарантировать, что ни Galileo, ни Cassini никогда не войдет в атмосферу Земли с грузом ядовитого и радиоактивного плутония, что капсула с доставляемым с Марса грунтом будет выведена точно в заданный район посадки, а не рассеется в атмосфере Земли. Какое счастье, что Cassini успел пролететь у Земли до того, как погиб MCO! Будь пролет запланирован не на 18 августа, а на 18 октября – получило бы NASA на него разрешение? |
Комментарии, комментарии...
В пятницу 24 сентября администратор NASA Дэниел Голдин встретился с участниками проекта MCO, чтобы морально их поддержать. «В этой стране мы стали великими не потому, что избегали неудач, а потому что смотрели неудаче в лицо и боролись с ней, – сказал он. – Когда мы выступили с идеей «быстрее, лучше, дешевле»… мы были готовы к неудаче, к одной-двум неудачам из 10. Вот это и произошло… Цель нашей программы – создание аппаратов нового класса, а во всем новом всегда есть доля риска и процент неудач… – сказал глава NASA Д.Голдин. – Наша программа больше не строится по принципу «все или ничего»… Вопрос сейчас не в том, восполним ли мы потерю, а в том, как быстро мы это сделаем».Как отразится гибель MCO на будущем американской программы исследования Марса и на принятой NASA философии – часто запускать простые и дешевые КА? Основная идея всех выступлений официальных лиц NASA по этому поводу такова. Потеря, конечно, очень серьезная. Но гибель MCO – не тот случай, когда годы работы ученых и огромные средства оказываются выброшенными в корзину, как это было в 1993 г. с АМС Mars Observer стоимостью около 1 млрд $ или комплексной российской станции «Марс-96». Десятилетняя американская программа исследования Марса задумана достаточно гибко и позволяет возложить задачи, не выполненные MCO, на последующие миссии 2001, 2003 и 2005 г. «Научная программа MCO не обязательно потеряна, она отложена», – говорит директор научных программ исследования Солнечной системы д-р Карл Пилчер.
Но некоторых срочных изменений не избежать. В первую очередь это касается АМС Mars Polar Lander, которая 3 декабря должна сесть на поверхность Марса в районе Южного полюса. MCO должен был стать основным средством ретрансляции данных с посадочного аппарата MPL на Землю.
Официально NASA в лице К.Пилчера заявляет, что «научный выход этой миссии не будет затронут», объясняя это возможностью прямой передачи данных с MPL на Землю и возможностью ретрансляции их через спутник Марса MGS. Р.Кук, однако, признает, что работа с MPL будет осложнена.
По словам профессора Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе Дэвида Пейд-жа (David Paige), изменения будут заметными. Скорость прямой передачи данных будет заметно ниже, чем с ретрансляцией через MCO, и будет существенно зависеть от погодных условий на Марсе. Что же касается MGS, то у этого аппарата не все благополучно с антенной высокого усиления, использующейся для передачи собственных научных данных на Землю. Необходимость делить «эфирное время» с MPL и с двумя посадочными аппаратами DS2 еще более усложнит работу.
Кроме того, ретрансляторы на MCO и MGS имеют существенно разную мощность (10 Вт у новой станции и всего 1.3 Вт у старой) и пропускную способность (128 кбит/с у MCO). Предполагалось фазировать орбиту MCO, чтобы обеспечить до 4 сеансов связи с MPL в сутки. Наконец, ретранслятор MR на станции MGS не обеспечивает передачу на посадочный аппарат команд, в то время как ретранслятор на MCO обладал такой возможностью.
Еще нужно учитывать, что выполнен огромный объем планирования и подготовки совместной работы MCO и MPL. Теперь же нужно срочно, за каких-то два месяца, полностью перепланировать работу MPL и MGS, а заодно проверить, не попытается ли посадочный аппарат выйти на связь с несуществующим уже собственным ретранслятором.
Кроме того, MCO должен был стать запасным ретранслятором данных для посадочного аппарата следующей американской миссии к Марсу в 2001 г. Дело в том, что в текущей конфигурации посадочного аппарата Mars 2001 Lander нет антенны для непосредственной связи с Землей. Связь возлагалась на орбитальный аппарат Mars 2001 Orbiter и MCO. В связи с потерей последнего риск такого решения возрастает, и антенну высокого усиления на будущий посадочный модуль, возможно, установят за счет сокращения объема научной аппаратуры.
В заключение
Безусловно, потеря MCO печальна и сама по себе. Сколько мы могли получить новых великолепных снимков поверхности Марса, подобных полученным с MGS, как много понять в «кухне» марсианской погоды. Увы, единственным научным результатом, полученным с аппарата, можно считать цветную фотографию Марса, сделанную 7 сентября камерой MARCI с расстояния 4.5 млн км...По сообщениям группы управления КА, JPL, NASA, CNN, API, Reuters
Европа, Плутон, |
Выпуск такого документа является одним из первых шагов в реализации научного проекта на средства NASA. В ответ на запрос научные руководители тех или иных экспериментов подают заявки на разработку приборов для выполнения определенных исследований. После конкурсного отбора формируется состав научной аппаратуры КА и уточняются его задачи. Этот этап предшествует выдаче запроса на разработку КА в целом.
К участию в отборе допускаются все организации США и других стран, включая образовательные учреждения, промышленные фирмы, некоммерческие организации, центры NASA и другие правительственные агентства.
В данном случае авторам пришлось оговорить, что вопрос о финансировании названных проектов находится в «подвешенном» состоянии из-за намерения Конгресса урезать бюджет NASA. Поэтому даты представления предложений могут изменены, а в случае отказа в финансировании запрос, естественно, будет отозван.
С полным текстом запроса AO 99-OSS-04 можно познакомиться на сайте http://spacescience.nasa.gov/ao/99-oss-04/. Предложения должны быть представлены: по Europa Orbiter – к 10 декабря 1999 г., по Pluto-Kuiper Express – к 9 января 2000 г., по Solar Probe – к 6 апреля 2000 г. Победители должны быть объявлены через пять, а средства выделены через 6 месяцев после даты представления предложений.
Рассмотрим перечень задач и примерный график осуществления проектов создания американских АМС для дальнего космоса. Проекты Europa Orbiter, Pluto-Kuiper Express и Solar Probe являются частью «Программы систем дальнего космоса» (Deep Space Systems Program) и объединены в проект «Внешние планеты/Солнечный зонд». Хотя аппараты будут направлены к различным телам Солнечной системы (Плутон, Европа, Солнце), все они должны будут пролететь у Юпитера. Поэтому три КА будут, вероятно, иметь общие средства управления и связи и элементы двигательной установки, а также бортовое программное обеспечение. Эскизное проектирование КА, разработка баллистической схемы полета и выбор носителей будет выполнен одной командой разработчиков, хотя для детального проектирования и изготовления каждого КА будет выбрана отдельная команда. Все три станции будут управляться одной группой управления.
Europa Orbiter
Запуск – ноябрь 2003Цели исследований: установить наличие или отсутствие подповерхностного океана, трехмерную картину подповерхностной воды и льда над ней, разобраться в происхождении деталей поверхности и наметить места посадки для последующих КА; кроме того, изучить состав поверхности, картировать основные составляющие и исследовать радиационную обстановку вблизи Европы.
Кроме отобранных на конкурсной основе приборов, станция может быть оснащена радиолокатором для подледного наблюдения. Планируется исследовать гравитационное поле Европы по данным радиоконтроля орбиты КА.
Pluto-Kuiper Express
Запуск – декабрь 2004Цели исследований: изучить глобальную геологию и морфологию Плутона и Харона, картировать составы их поверхностей, исследовать нейтральную атмосферу Плутона; кроме того, исследовать изменения поверхности и атмосферы Плутона во времени, провести стереосъемку планеты и спутника, отснять область терминатора с высоким разрешением, изучить ионосферу Плутона и ее взаимодействие с солнечным ветром, изучить состав верхней атмосферы Плутона (в т.ч. изотопный), искать атмосферу Харона, определить альбедо обоих объектов и составить тепловые карты; а также изучить энергичные частицы в окрестности Плутона и Харона, уточнить их размеры, массы и орбиты, проверить наличие магнитного поля, искать кольца и новые спутники.
Аппарат будет оснащен приборами дистанционного наблюдения и средствами радиозондирования.
Solar Probe
Запуск – февраль 2007Цели исследований: определить процессы ускорения и найти области-источники быстрого и медленного солнечного ветра при максимальной и минимальной солнечной активности, найти источник и проследить поток энергии, которая нагревает корону, построить трехмерную картину плотности короны и определить картину подповерхностных потоков, структуры полярного магнитного поля и их взаимоотношения с короной, определить процессы ускорения и найти области-источники энергичных частиц, определить роль плазменных волн и турбулентности в производстве солнечного ветра и энергичных частиц; кроме того, исследовать пылевые кольца и частицы вблизи Солнца, исследовать поток атомов от Солнца и их связь с солнечным ветром, установить связь между измерениями вблизи Земли и структурами плазмы вблизи Солнца; а также определить роль рентгеновских микровспышек в динамике короны и изучить ядерные процессы вблизи поверхности Солнца по измерениям солнечных гамма-лучей и медленных нейтронов.
Аппарат будет оснащен приборами дистанционного наблюдения и непосредственного измерения.
Новая загадка
«Пионера-10»
История, рассказанная научным редактором BBC News Online д-ром Дэвидом Уайтхаузом, сводится следующему. Исследователи Колледжа Королевы Мэри и Уэстфилда (Лондон, Британия) и Лаборатории реактивного движения (США) обнаружили, что 8 декабря 1992 г., когда станция находилась в 8.4 млрд км от Земли, она в течение примерно 25 суток испытывала гравитационное воздействие неизвестного тела. По крайней мере, такое предположение наилучшим образом объясняет особенности принимаемого сигнала.
Правда, если воспринимать сообщение буквально, получается, что исследователи обнаружили возмущающий эффект как раз 8 декабря 1992 г. Вряд ли это верно: нет никакого смысла скрывать такую информацию в течение семи лет. Возможно, эта дата была днем наибольшего возмущающего воздействия или же к этому дню оно сошло на нет. Автор склонен понимать сообщение BBC так, что возмущающий эффект был обнаружен недавно в ходе дополнительного анализа записанных в 1992 г. данных.
Как раз в 1992 г. был обнаружен первый объект пояса Койпера, иначе говоря занептунный астероид. Сейчас таких объектов известно уже более сотни, их общее количество оценивается в сотни тысяч, и предположение о том, что Pioneer 10 мог пройти на близком расстоянии от одного из них, выглядит вполне естественно.
Ученые, пытавшиеся обнаружить гравитационное возмущение в течение многих лет, в настоящее время анализируют данные с использованием нескольких различных методик. В сообщении говорится, что пока исследователи «не смогли идентифицировать объект». Далее в сообщении объясняется, что только через несколько недель исследователи рассчитывают получить верхний предел массы объекта и предсказать его положение. Пока есть предположение, что встреченное небесное тело находится на гиперболической траектории и уходит из Солнечной системы в результате близкого пролета одной из больших планет.
Если заявленное открытие подтвердится, это будет второй случай в истории астрономии, когда объект Солнечной системы обнаружен «на кончике пера». Как известно, орбита и положение Нептуна были предвычислены в 1845 г. по возмущениям в движении Урана.
Это не первая неожиданность, которую Pioneer 10 приносит в последнее время. В октябре 1998 г. были опубликованы данные о необъяснимом замедлении полета станции (НК №2, 1999, с.35). В серии статей, опубликованных 30 августа 1999 г. в журнале Physical Review Letters, несколько авторов, анализировавших выводы группы Джона Андерсона, пытаются объяснить аномальное явление особенностями работы тех или иных систем КА. Однако первооткрыватели по-прежнему считают, что ни асимметричное излучение при работе бортовой радиоэлектронной аппаратуры, ни отражение излучения радиоизотопных генераторов от задней стороны остронаправленной антенны, взятые вместе, дают не более 20% дополнительного «замедляющего» ускорения, так что удовлетворительного объяснения найденному эффекту нет. Подчеркнем, что вновь выявленное кратковременное возмущение траектории «Пионера-10» не связано с этим загадочным замедлением.
10 сентября группа управления Pioneer 10 включила в свой отчет информацию о результатах измерений космических лучей с помощью гейгеровского телескопа GTT на станции. Ссылаясь на руководителя эксперимента Джеймса ван Аллена, менеджер проекта Лэрри Лэшер сообщил, что в феврале 1999 г. было зарегистрировано «снижение космических лучей на 5%». Оно «соответствует» снижению интенсивности КЛ в околоземном космосе, вызванному солнечной вспышкой в апреле 1998 г. Это означает, что Pioneer 10 все еще находится в гелиопаузе Солнца, где доминирует солнечный ветер. За 9-10 месяцев он достиг станции, принеся с собой «эхо» прошлогодней вспышки.
Руководители проекта пытаются добиться продолжения работы с КА Pioneer 10, которая официально была прекращена еще в марте 1997 г. и ведется в факультативном порядке. В конце 1999 г. наступит максимум солнечной активности, после чего она пойдет на убыль. Отследить этот максимум с помощью прибора GTT на борту станции – это следующая возможность проверить, достигнута ли гелиопауза.
Станция Pioneer 10, запущенная 2 марта 1972 г., к 1 октября 1999 г. удалилась на 73.59 а.е. (11.009 млрд км) от Солнца и имела гелиоцентрическую скорость 12.24 км/с. Расстояние от Земли составило 10.95 млрд км, а время обмена радиосигналами – 20 час 17 мин.
По сообщениям BBC и группы управления КА
У Pioneer 10 юбилей С.Головков. «Новости космонавтики» 19 июля 1999 г. исполнилось 10000 дней полета американской АМС Pioneer 10, запущенной к Юпитеру 2 марта 1972 г. Месяцем раньше, 22 июня, группа управления провела 10000-й сеанс связи со станцией. По состоянию на 1 сентября аппарат находится в 73.38 а.е. от Солнца и имеет гелиоцентрическую скорость 12.24 км/с. Расстояние от Земли составляет 10.99 млрд км, время обмена радиосигналом – 20 час 21 мин. Наиболее важной операцией за последние месяцы был прецессионный маневр (разворот оси вращения), выполненный 10 июля в зоне связи через станцию DSS-63 Сети дальней связи NASA. Он позволил восстановить ориентацию остронаправленной антенны на Землю и обеспечить приемлемые условия связи до сентября 1999 г. Руководители проекта полагали, что это последний подобный маневр в истории станции. Дело в том, что станцию «ведет» в факультативном порядке та же группа, которая в 1998-1999 гг. управляла АМС Lunar Prospector. Поскольку полет последней был прекращен 31 июля 1999 г., эта возможность теряется. Как сообщил корреспонденту НК менеджер проекта Pioneer д-р Лоренс Лэшер, прием сигнала с КА Pioneer 10 будет вестись до конца сентября. Изыскивается возможность продлить эту работу до июля 2000 г. |
|
как найти спутник |
Предыстория открытия такова. Сьюзен МакКенна-Лоулор и Валерий Афонин начали совместную работу в рамках проекта «Фобос» – на КА был установлен энергоспектрометр СЛЕД, созданный усилиями ученых Ирландии, ФРГ, СССР и Венгрии. А на станции Giotto стоял энергоспектрометр заряженных частиц EPONA (Energetic Particles Onset Admonitor), по существу – предыдущая версия прибора СЛЕД. Названный именем древнеирландской богини Эпоны, этот прибор был разработан группой МакКенны-Лоулор вместе с коллегами из Ирландии (Дублинский институт перспективных исследований), ЕКА (Департамент космической науки), Австралии (Университет Сиднея) и ФРГ для регистрации заряженных частиц (протонов и тяжелых ионов) с энергиями в диапазоне от десятков кэВ до нескольких МэВ.
В 1992 г. станция Giotto должна была исследовать свою вторую комету. В Европейском центре космических операций в Дармштадте было запланировано настоящее «представление» с выдачей данных с борта в реальном масштабе времени для руководителей ЕКА и других почетных гостей. Программно-аппаратный комплекс для обработки потока данных с EPONA и их представления в реальном времени разрабатывали по предложению С.МакКенны-Лоулор Валерий Афонин и его сотрудник Александр Кондабаров. «Парадная» работа прошла успешно, если не считать сбоев в получении данных с КА, а анализ данных продолжался еще много лет.
Момент встречи с кометой уверенно читается по отсчетам энергоспектрометра EPONA (см. рис.). За 20 мин до пролета на графике появляется «лес», состоящий из пиков высотой до 320 отсчетов в секунду, и примерно столько же он продолжается после пролета. В непосредственной близости от кометы заряженных частиц мало (испаряемые с поверхности кометы нейтральные частицы еще не ионизированы УФ-излучением Солнца). «Лес» более или менее симметричен относительно момента пролета, так как станция последовательно пересекает границы, существующие вокруг кометы и ее ядра, в прямом и в обратном порядке. Интервалы между пиками говорят о том, какие именно заряженные частицы встречались в данный момент. В этом же временном интервале усиливается магнитное поле, линии которого обтекают ядро кометы.
Данные прибора EPONA (вверху) и магнитометра (внизу) во время встречи Giotto с кометой Григга-Скьеллерупа. Фрагмент графика, опубликованного в Planetary and Space Science Vol. 47, p. 557-576 |
Тот факт, что через 105 мин после пролета ядра кометы, на расстоянии около 90000 км от него, прибор EPONA зарегистрировал второе событие с почти таким же числом отсчетов в диапазоне энергий 60-100 кэВ, хотя и привлек внимание исследователей, но он долго не находил разумного объяснения. Детальное изучение его показало, что по структуре временной зависимости второе событие почти точно повторяет первое, только оно длится 10 минут вместо 40. Объяснить это, в принципе, можно несколькими способами. К примеру, можно было предположить, что аппарат повторно встретился с той же картиной распределения заряженных частиц, дрейфующих в магнитном поле. Однако Giotto шел почти точно поперек линий межпланетного магнитного поля (и наперерез комете), и это предположение отпало.
Наиболее вероятным объяснением МакКенна-Лоулор и Афонин считают встречу с крупным обломком ядра кометы Григга-Скьеллерупа. Это второе ядро, судя по скорости газовыделения, в 3-4 раза меньше основного. Судя по малому удалению от основного ядра, второе отделилось незадолго до пролета станции у кометы. Такое предположение объясняет сходство двух событий естественным образом.
Косвенно оно подтверждается данными оптического датчика OPE (Optical Probe Experiment) станции Giotto. Во время пролета кометы Григга-Скьеллерупа датчик OPE зарегистрировал ряд «пиков» яркости. Некоторые из них могут быть связаны с ударами частиц пыли по корпусу КА с рассеянием света на облаке «мусора», но есть и такие, которые можно интерпретировать как «работу» пылевых выбросов во внутренней части комы. Одно из событий на расстоянии 1000 км от ядра связывают с присутствием небольшого фрагмента ядра – обломка диаметром 10-100 м с собственной комой. Станция прошла примерно в 50 км от этого небольшого обломка.
К сожалению, второе событие, зарегистрированное детектором EPONA, не видно в данных датчика OPE. Однако характерное поведение компонент магнитного поля нашло разумное объяснение в рамках предположения о втором ядре.
Вот такая история. Добавлю, что В.В.Афонин пришел в ИКИ в 1970 г. в составе лаборатории К.И.Грингауза из Радиотехнического института АН СССР, в которой начал работать в 1959 г. Первые приборы, подготовленные с его участием, летали в 1962 г. на «Космосе-2» – втором советском научном КА для исследования околоземного космоса. Затем была целая серия «Интеркосмосов» (№№2, 8, 14, 17-19, 24-25), «Космос-378», «Космос-900» и другие аппараты.
И еще о совпадениях. В один и тот же день, 28 сентября 1999 г., ЕКА объявило об обнаружении по данным 1992 года спутника кометы Григга-Скьеллерупа, а BBC – объекта, с которым в том же 1992 г. повстречался Pioneer 10.
Экспериментальные
Не обращая пока внимание на попытку Палаты представителей «зарезать» бюджет научных программ NASA (см. НК №10, 1999, с.68), американское космическое ведомство инициирует работу по новым проектам. В течение августа были заявлены проекты двух новых экспериментальных КА дальнего космоса – Space Technology 3 (ST-3) и Space Technology 5 (ST-5).
Проект КА Space Technology 3 |
Напомним, что аппараты серии Space Technology («Космическая технология», ранее серия называлась Deep Space – «Дальний космос») предназначены для отработки новых технологий для последующего использования на межпланетных КА нового поколения, которые будут значительно меньше, легче и дешевле современных при больших научных возможностях. К настоящему времени запущены аппараты Deep Space 1 и Deep Space 2. Проект Space Technology 4 был закрыт в июне 1999 г.
Три маленьких аппарата
19 августа 1999 г. был выбран для реализации проект ST-5. Его цель – отработать методы управления работой нескольких аппаратов как единой системы и восемь конкретных технологий.Система включает три микроспутника, которые будут запущены в 2003 г. в качестве попутного груза одноразовым носителем. В сообщении NASA говорится, что им предстоит работать «вблизи границ земной магнитосферы». Аппараты выполнены в виде восьмиугольной призмы диаметром 40 см и высотой 20 см. Масса каждого – около 20 кг. Штанги и антенны выдвигаются на орбите.
На спутниках будут отработаны следующие технологии:
Ø Миниатюрная система связи и определения положения с помощью навигационной системы GPS (разработчики – JPL и Cincinnati Electronics Corp.);
ØПрограммное обеспечение для автоматического управления КА и определения орбиты (Bester Tracking System);
Ø– Компонент системы связи с низкой массой и энергопотреблением. Этот неназванный компонент в 9 раз меньше существующих по размерам и в 12 раз по массе, использует вчетверо меньшее напряжение питания и требует вдвое меньшей мощности (AeroAstro Inc.);
Ø– Новый метод соединения электрических цепей с экономией массы (Lockheed Martin Corp.);
Ø– Новое микроэлектронное устройство, отличающееся повышенной надежностью и в 20 раз более низким энергопотреблением (Центр космических полетов имени Годдарда и Университет Нью-Мексико);
Ø– Электрически управляемое покрытие, способное поглощать, отражать или излучать солнечные лучи (Центр Годдарда и Лаборатория прикладной физики Университета Джона Гопкинса). Эта разработка вполне применима и в земной технике, например, в автомобильных стеклах;
Ø– Микроэлектромеханический чип для управления ориентацией КА, дающий выигрыш по массе более чем в 2 раза и по энергопотреблению – в 8.5 раз (Marotta Scientific Controls);
Ø– Аккумулятор на ионах лития, хранящий в 2-4 раза больший заряд, с повышенным сроком службы (Yardney Technical Products).
КА программы Space Technology 5 (общий вид и вид на аппарат сверху): 1 – продольные силовые элементы; 2 – тонкий пленочный парус; 3 – антенна; 4 – корпус аппарата; 5 – солнечные батареи; 6 – грузовая емкость |
Помимо серийного, у проекта есть и трудно переводимое собственное название: Nanosat Constellation Trailblazer. Trailblazer – это тот, кто прокладывает путь, первопроходец. Значит – «первопроходец созвездий наноспутников». Проект ведет Центр космических полетов имени Годдарда; его стоимость – 28 млн $.
Результаты проекта послужат созданию спутниковых систем с большим количеством КА. Имеется предложение о создании системы из примерно 100 спутников Земли для мониторинга солнечной активности, которая сказывается на работе КА, наземных электрических сетей и систем связи. Другие возможные системы предназначены для глобального контроля осадков и состояния атмосферы планет Солнечной системы.
Два аппарата побольше
А 25 августа NASA объявило о выборе промышленного партнера по проекту ST-3. Им стала компания Ball Aerospace & Technologies Corp. (BATC; г. Боулдер, Колорадо), которой будет выдан контракт примерно на 50 млн $. Проект по заказу Управления космической науки ведет Лаборатория реактивного движения (JPL). Проект предусматривает создание спутниковой системы из двух КА, работающих как часть единого научного прибора. Два аппарата, находящиеся примерно в 1 км друг от друга, должны продемонстрировать возможность создания спутникового оптического интерферометра. Таким образом, проект ST-3 должен продемонстрировать возможность создания космического телескопа, способного «увидеть» и изучить планеты у соседних звезд.Запуск по этому проекту запланирован на начало 2005 г. Спутники будут запущены вместе на гелиоцентрическую орбиту. После калибровки они разойдутся на заданное расстояние и будут выполнять полет строем с проведением экспериментов по интерферометрии. Работа опытной системы рассчитана на 6 месяцев.
BATC должна разработать служебные системы спутников и выполнить их интеграцию и испытания. JPL разработает собственно космический интерферометр и датчики для него. Управление полетом будет вестись со станции Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо.
По сообщениям JPL, BATC
Реанимация «Океана О» |
Теперь стало ясно, что причиной всех неудач со спутником стала ошибка в подключении датчиков в системе успокоения, ориентации и стабилизации (СУОС), входящей в состав системы управления бортовым аппаратурным комплексом (СУБАК). Каналы от датчиков тангажа и рысканья были перепутаны. Из-за этого возникли серьезные трудности с управлением аппаратом. После запуска и выхода «Океана О» на солнечно-синхронную орбиту начался этап его успокоения. Информация с датчиков поступала в бортовой компьютер СУБАК, который давал команды на работу управляющих маховиков. Однако маховик по каналу крена воспринимал команды от датчика по каналу тангажа, и наоборот: маховик по каналу тангажа – от датчика крена. Естественно, аппарат при этом не только не успокаивался, но и набирал все большие скорости. А маховики в своих попытках компенсировать растущие возмущения достигали предела по управляемости. Для их разгрузки включались микро-ЖРД, быстро расходуя бортовой запас топлива.
Разобравшись в причинах неисправности, Центр управления полетом КА (расположен в ЦУП-М ЦНИИмаш, г.Королев) отключил СУБАК. Управление аппаратом теперь приходится вести по единичным командам. При этом расход топлива стал еще больше, так как пришлось проводить частые развороты «Океана» для построения заданной ориентации научной аппаратуры на Землю. Без этих включений двигателей спутник быстро переходил в гравитационную ориентацию, непригодную для проведения дистанционного зондирования Земли. Дополнительные большие возмущения при управлении КА возникали от панели солнечной батареи площадью 30 м2. Все эти маневры привели к тому, что в течение первых двух недель полета был полностью израсходован один из двух баков топлива, т.е. половина всего запаса рабочего тела на борту КА.
Проблема заключалась еще и в том, что программа управления КА «намертво прошита» в запоминающем устройстве компьютера СУБАК, т.е. перепрограммировать спутник на орбите нельзя. С переходом к покомандному управлению спутником резко выросло время на передачу команд на борт, а планировавшиеся (и так небольшие) интервалы передачи научной информации сократились до нуля. Персоналу группы управления пришлось первое время работать методом проб и ошибок. Использовался только метод компьютерного моделирования, так как в целях экономии средств для «Океана О» не был создан наземный электрический аналог.
К началу второго месяца полета спутника группе управления удалось разработать алгоритм поддержания нужной ориентации аппарата. В дело пошла даже та самая панель солнечной батареи, которая прежде мешала ориентации КА. Теперь ее положение, наоборот, используют для поддержания нужной ориентации. СУБАК не используется, управление ведется в режиме разовых команд.
Отработка новых режимов управления «Океаном О» №1 закончилась в середине сентября и тогда же начала поступать информация от ПН. В частности, «Океан О» №1 уже успел отснять в Атлантическом океане ураган «Флойд». А радиолюбители начали принимать метеоснимки в формате APT на частоте 137.40 МГц.
Хотя аппарат удалось ввести в строй, по состоянию на конец сентября на борту осталось не более 10% первоначального запаса топлива системы ориентации. До конца расчетного срока работы КА его, к сожалению, не хватит.
О российских КА ДЗЗ С.Шамсутдинов. «Новости космонавтики» 20 сентября. Запуск КА «Метеор-3М» №1, планировавшийся на сентябрь 1999 г., перенесен на середину следующего года в связи с тем, что по указанию Российского авиационно-космического агентства на аппарате устанавливается дополнительная полезная нагрузка массой 130 кг. Для запуска «Метеора-3М» будет использована РН «Зенит-2». В настоящее время в орбитальную группировку действующих российских КА ДЗЗ входят: «Метеор-3» №5 (запущен 15 августа 1991), «Метеор-2» №24 (31 августа 1993), «Океан-О1» №7 (11 октября 1994), «Океан-О1» №8 (он также имеет украинское название «Сiч-1», 31 августа 1995), «Ресурс-О1» №3 (4 ноября 1994), «Ресурс-О1» №4 (10 июля 1998) и «Океан-О» №1 (17 июля 1999). При этом только «Океаны-О1» работают без ограничений, на остальных же КА отдельные приборы уже вышли из строя. Кроме «Метеора-3М», в ближайшие годы должны быть запущены: геостационарный метеорологический КА «Электро-2» в 2001-2002 гг. и «Ресурс-О1» №5 с радиолокатором в 2002-2003 гг. |
Хорошие новости с «Магиона-5» |
28 августа 1999 г. во время сеанса связи с чешской наземной станцией Панска Вес произошло самопроизвольное полное раскрытие недораскрытой ранее штанги №1 и находящейся под ней малой панели солнечной батареи. В результате дораскрытия улучшилось бортовое питание и ориентация аппарата, а разработанный специалистами Чехии и России измеритель температуры электронов и плотности ионов КМ-14, экранировавшийся ранее корпусом КА, занял штатное положение для проведения «полновесных» измерений.
Аналогичное дораскрытие ранее имело место на КА Magion 4 системы «Интербол». Эти события можно рассматривать как веский довод в пользу того, что оба микроспутника получили механические повреждения в период нахождения в составе основных аппаратов.
По состоянию на 1 сентября 1999 г., девять из десяти научных приборов «Магиона-5» работают без замечаний (в соответствии с бортовой программой и с учетом ограничений на скорость сброса телеметрии). Из двух частей спектрометра электронов и протонов MPS/EPS прибор EPS функционирует без замечаний, и лишь MPS по состоянию на 1 сентября дает периодические сбои. Работа и прием телеметрической информации продолжается.
За 16 месяцев фактической работы КА проведено около 1000 сеансов связи, комплекс научной аппаратуры работал более 2000 часов, с борта принято 18 Гбайт цифровой информации и свыше 50000 мин широкополосной волновой телеметрии по электрическому и магнитному полю (в диапазоне до 22 кГц). Успешно проводятся эксперименты в ОНЧ-диапазоне по регистрации волновых плазменных явлений во внутренней магнитосфере, включая области плазмосферы и плазмопаузы. Широкополосная телеметрия включает свистящие атмосферики и волновые эмиссии различных типов. Кроме того, орбита «Магиона-5» пересекает зону, удобную для изучения магнитосферно-отражаемых волн. Это позволяет изучать возникновение некоторых видов новых волн, в частности наблюдаемых с этого КА впервые «магнитосферно-отражаемых вистлеров».
Время нахождения КА в тени составляет сейчас около 25 мин (максимально – 40 мин) за виток. С полным восстановлением питания от СБ время зарядки аккумуляторов сократилось до 6 часов, что позволяет вести измерения в течение 6 часов в сутки. По состоянию СЭП и запасу рабочего тела системы ориентации, КА должен оставаться работоспособным еще по крайней мере в течение одного года.
Заказы аппаратуры для NPOESS С.Головков. «Новости космонавтики» 30 августа Аэрокосмическое и связное отделение американской компании ITT Industries получило контракт на разработку и производство инфракрасного прибора поперечного обзора CrIS (Cross-track Infrared Sounder) с высоким спектральным разрешением для будущих метеоспутников объединенной военно-гражданской низкоорбитальной метеосистемы NPOESS. Как известно, эта спутниковая система заменит две работающие в настоящее время низкоорбитальные метеосистемы США -гражданскую NOAA и военную DMSP. Формально контракт был выдан трехсторонним Интегрированным программным управлением по реализации программы NPOESS, в которое входят представители Национального управления по океанам и атмосфере (NOAA), NASA и ВВС США. Однако при разработке системы NPOESS головным агентством, отвечающим за заказы основных систем и носителей, являются ВВС США. NASA оказывает помощь в разработке, а также отвечает за внедрение новых технологий. Прибор CrIS предназначен для точного измерения вертикального распределения температуры, влажности и давления в атмосфере. Контракт с ITT предусматривает изготовление четырех приборов, а стоимость его, с учетом опций, составляет 98 млн $. Первый CrIS будет установлен на специальном спутнике NPP (NPOESS Preparatory Project), разрабатываемом NASA и управлением программы NPOESS. КА NPP будет запущен в конце 2005 г. для летных испытаний аппаратуры спутников NPOESS. Кроме того, результатами зондирования атмосферы с этого аппарата будет «прикрыт» интервал между завершением работы аппаратов Системы наблюдения Земли и началом работы КА NPOESS. Ранее в этом году компания Ball Aerospace & Technologies Corporation получила контракт на озоновый датчик OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite) для КА NPOESS. 10 сентября Центр космических полетов имени Годдарда (GSFC) NASA направил промышленным фирмам запрос на разработку космического микроволнового инструмента ATMS для спутников NPOESS. Этот «Микроволновой зонд на перспективных технологиях» (Advanced Technology Microwave Sounder) предназначен для измерения энергии, излучаемой и отражаемой атмосферой в микроволновом диапазоне. ATMS и работающий в паре с ним ИК-датчик позволяют получать ежедневные вертикальные профили температуры, влажности и давления, необходимые для точных прогнозов погоды и изучения долгосрочных изменений климата. Первый ATMS также будет установлен на спутнике NPP. По сообщениям ITT, GSFC |
Создание новой системы радиолокационной разведки может быть свернуто
Эта программа предусматривает создание новой системы космической радиолокационной разведки. В настоящее время наполовину завершен первый 18-месячный этап предварительной разработки концепции системы. Основная причина опасений, связанных с возможным закрытием проекта, кроется в его высокой стоимости, несмотря на очевидную его поддержку со стороны Комитета по ассигнованиям Сената и комитетов по вооруженным силам Сената и Конгресса. Интересно, что с самого начала основным аргументом в пользу разработки системы была ее низкая стоимость по сравнению с другими.
Основная цель проекта – создание спутниковых средств разведки, которые бы в дополнение к существующим средствам осуществляли сбор информации об интересующих наземных объектах при любых погодных условиях. В качестве примера, подкрепляющего необходимость создания таких спутников, американские военные приводят недавнюю операцию «Союзническая сила» в Сербии. При проведении подобной операции КА типа Discoverer II могли бы обнаруживать, идентифицировать и осуществлять непрерывное слежение за перемещением закамуфлированной движущейся военной техники (танков и т.п.)
Выступая в подкомитете по стратегическим силам Комитета по вооруженным силам Сената США 22 марта 1999 г., директор NRO Кейт Холл так охарактеризовал необходимость и перспективы создания системы:
«Программа Discoverer II, находясь на переднем крае разработки идеи F2T2E (Find Fix Track Target and Engage – Найти, определить точное местоположение, сопровождать цель и применить оружие поражения), выводит на новый уровень концепцию «Повышения боевой эффективности» (Force Multiplier). Кроме того, она играет роль флагманского судна в партнерстве ВВС с NRO в космосе и непосредственно интегрирует накопленный опыт Управления перспективных исследований министерства обороны США (DARPA) в перспективные средства наблюдения и информационные технологии.
Цель этой программы демонстрации технологии состоит в том, чтобы установить техническую осуществимость и практическую реализуемость устойчивой системы космического базирования, использующей технологии формирования изображения GMTI (Ground Moving Target Indicator, Индикатор наземной подвижной цели) и SAR (Synthetic Aperture Radar, Радиолокатор с синтезированной апертурой). Мы видим такую систему как обеспечивающую практически непрерывное глобальное наблюдение, разведку и точное целеуказание с передачей информации непосредственно командующему ТВД или оперативного соединения. ВВС, NRO и DARPA совместно и в равных пропорциях осуществляют финансирование программы, придерживаясь рекомендации Военно-научного совета по разработке передовых технологий, удовлетворяющих потребностям боевых подразделений при меньшей стоимости. Управление программой также осуществляется совместно при главной административной роли, закрепленной за ВВС. Программа построена таким образом, чтобы обеспечить процесс поэтапного принятия решений, нацеленный в конечном итоге на создание реальной системы спутников в период до 2010 г. Два демонстрационных КА будут запущены в 2003 и 2004 финансовых годах, с тем чтобы завершить этап демонстрационных испытаний на орбите к концу 2004 ф.г.»
Провозглашенный Министром ВВС Петерсом в качестве первостепенного во всей космической программе, проект Discoverer II разрабатывается с целью обеспечения более адекватного понимания обстановки в районе ведения боевых действий в дополнение к воздушным средствам типа U-2, беспилотных летательных аппаратов и широко разрекламированной системы JSTARS (Joint Surveillance Target Attack Radar System, Радиолокационная система совместного наблюдения и атаки цели).
На слушаниях в Комитете по вооруженным силам Сената США 30 июля Петерс заявил, что Discoverer II необходим в высшей степени для обеспечения «выживания» программы JSTARS, поскольку он представляет собой альтернативу в финансовом отношении дорогому, хотя и эффективному JSTARS. «Их [комплексов JSTARS] очень мало и мы никогда не сможем позволить себе иметь достаточное их количество». Комплексы JSTARS, базирующиеся на самолетах E-8C, показали, по словам американских военных, свою высокую эффективность при ведении боевых действий на Балканах.
Для представления возможностей системы и проведения других необходимых испытаний в ходе первого этапа программы Discoverer II совместным решением ВВС, NRO и DARPA были выбраны три подрядчика. Стоимость работ по первому этапу оценивается в 60 млн $.
Если проект не закроют и он перейдет ко второму этапу, то два намеченных КА будут запущены с помощью ракет среднего класса (Delta II или EELV). В случае получения успешных результатов в течение года после этого начнется постепенное развертывание всей системы из 24 спутников. Как ожидается, общая стоимость создания и эксплуатации каждого КА составит около 100 млн $ за весь 20-летний период эксплуатации системы.
Контракт на новый спутник военной связи США
Главная цель этого этапа – определение требований и выработка концепций построения системы, которая обеспечит глобальный оперативный доступ военных потребителей тактического и стратегического звеньев к критически важной информации. Advanced EHF будет основной системой высокозащищенной связи в интересах МО США вплоть до 2020 г.
Первый контракт получила группа, возглавляемая компанией Lockheed Missile and Space (Саннивейл, Калифорния). Кроме нее, в работе примет участие компания TRW.
Второй контракт на сумму 22 млн $ получила группа, возглавляемая компанией Hughes Space and Communications (HSC). Наряду с ней в эту группу входят компании Raytheon (Мальборо, Массачусеттс), филиал Logicon компании Northrop Grumman (Херндон, Вирджиния), компании SAIC (Сан-Диего, Калифорния) и IITC (Колорадо-Спрингс, Колорадо).
По замыслу разработчиков, система Advanced EHF позволит осуществлять мгновенную связь командного звена с развернутыми на театре военных действий силами, а также с высшим руководством в Пентагоне.
Программа Advanced EHF является дальнейшим развитием существующей связной системы Milstar, головным подрядчиком которой является Lockheed Martin. Согласно предварительному заданию МО США, система спутников Advanced EHF будет состоять из четырех КА, связанных между собой межспутниковыми линиями связи и обслуживающих потребителей в любой точке между 65°с.ш. и 65°ю.ш. Объем передаваемых данных на ТВД, который обеспечит система, будет намного больше, чем позволяют современные КА.
Скорость передачи данных в системе Advanced EHF будет в 10 раз выше, чем с помощью спутников Milstar II. Предложенная структура группировки КА нового поколения объединит режимы передачи данных с низкой и средней скоростью, используемые на КА Milstar II, в единую систему, увеличивая при этом скорость передачи данных до 8.2 Мбит/с на канал. Всего каждый КА будет обеспечивать более 50 каналов связи и возможность одновременной работы многих абонентов, а общая пропускная способность составит ~500 Мбит/с для каждого КА в системе.
По заявлению представителей компании TRW, при разработке целевой аппаратуры будут учтены самые последние достижения в технике обработке сигналов с целью уменьшения стоимости, а также массо-габаритных характеристик связного оборудования. У компании имеется большой опыт в разработке четырех поколений связных комплексов, использующих технологию цифрового переключения частотного диапазона по запросу.
В то же время конкурирующая группа в составе HSC, Raytheon и корпорации Applied Signal Technology еще в мае 1997 г. получила трехгодичный контракт на разработку инженерной модели процессора для обработки цифровых потоков в связной аппаратуре КА Advanced EHF. С помощью этого процессора осуществляется управление приемом, обработкой, маршрутизацией сигнала и подготовкой к его передаче на Землю.
Lockheed Martin Missile & Space в своей группе выступает в роли головного подрядчика, ответственного за определение характеристик системы, интеграцию различных ее компонентов, разработку КА, а также разработку наземной системы управления спутниковой группировкой и управления информационными потоками, проходящими через связной комплекс на борту КА. Подразделение Space & Electronics Group компании TRW (Редондо-Бич, Калифорния) поставит улучшенный вариант коммуникационного оборудования с цифровым переключением.
Однако нужно учесть, что в настоящее время поставку оборудования среднескоростной передачи данных и межспутниковой связи, а также некоторые элементы оборудования низкоскоростной передачи данных на КА Milstar осуществляет компания Hughes. Наземные терминалы для системы Milstar производит Raytheon, Logicon и SAIC обеспечивают большую часть программного обеспечения, а IITC обеспечивает управление и эксплуатацию связного сегмента системы.
Так что конкуренты вполне достойны друг друга, и выбор подрядчика на проведение завершающего этапа программы, предусматривающего разработку документации, подготовку производства, сборку и выпуск пяти КА, а также модификацию наземного сегмента, будет нелегким для ВВС. Начало этого этапа намечено на апрель 2001 г., а запуск первого из четырех основных спутников – на 2006 г.
При подготовке использованы материалы пресс-релизов компаний LMMS и HCS
Австралийский спутник FedSat полетит на японской ракете Сообщение CSIRO 9 сентября. Спутник FedSat, создание которого приурочено к 100-летию независимости Австралии, будет запущен в конце 2000 г. японским носителем H-2A с полигона Танэгасима. Об этом объявила Организация научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO – Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation). Решению о попутном запуске КА FedSat предшествовали совместные исследовательские работы NASDA и CSIRO. По представлению NASDA и после переговоров в Токио между премьер-министрами Джоном Хоуардом и Кейдзо Обути Комиссия по космической деятельности Японии одобрила это решение.
Как заявил д-р Брайан Эмблтон (Brian Embleton), представитель Кооперативного исследовательского центра спутниковых систем (CRCSS – Cooperative Research Centre for Satellite Systems), отвечающего за создание КА FedSat, японские исследователи очень заинтересованы в результатах проводимых на нем экспериментов в области космической науки, навигации и УВЧ-связи и получат эти данные в обмен на бесплатный запуск. КА FedSat представляет собой микроспутник массой около 58 кг. Служебный борт спутника изготавливает английская компания Space Innovations Limited, недавно приобретенная американской фирмой SpaceDev, совместно с инженерами австралийских фирм Auspace и Vipac. В начале 2000 г. КА должен быть доставлен в Канберру. FedSat – первый космический научный проект Австралии за 30 лет. На КА будет установлена научная аппаратура, разработанная в Университете Ньюкасла и Университете Калифорнии в Лос-Анжелесе (США). На FedSat'е будут опробованы новые технологии вычислительных систем и связи, разработанные Квинслендским технологическим университетом, Университетом Южной Австралии, CSIRO, Технологическим университетом в Сиднее и другими организациями Австралии. Аппарат будет также нести навигационную ПН NASA США и памятный CD-ROM с посланиями граждан Австралии и Японии. Основной ПН ракеты H-2A будет японский КА дистанционного зондирования ADEOS-2. Ранее было решено, что в качестве попутных грузов будут запущены микроспутники WEOS и MicroLabsat. FedSat станет третьим иностранным КА, запущенным на японском носителе. Перевод и изложение И.Лисова |
Коммерциализация космических
систем дистанционного зондирования
и российский рынок оперативной природоресурсной информации
В статье рассматриваются преимущественно оперативные системы дистанционного зондирования, в которых передача информации с космических аппаратов на Землю осуществляется по радиоканалу. Для неоперативных (фотографических) систем вопрос обеспечения полной самоокупаемости пока не ставится, что связано с более сложной технологией эксплуатации этих систем и их ориентацией преимущественно на решение таких государственных задач, как картографические и разведывательные. К тому же, в области космической фотосъемки практически отсутствует конкуренция, характерная для оперативных систем ДЗЗ. В настоящее время на рынок предлагаются фотоснимки исключительно от российских систем ДЗЗ. Остальные страны либо вовсе не развивают это направление, либо прекратили эксплуатацию подобных систем (США), либо не используют получаемые с их помощью снимки в коммерческих целях (Китай).
При создании первых оперативных систем ДЗЗ (американской Landsat и российской «Ресурс-О») вопросы коммерциализации рассматривались как второстепенные: прежде всего, нужно было экспериментально отработать общие принципы получения изображений Земли из космоса и обеспечить необходимой информацией крупных государственных потребителей, включая министерства обороны соответствующих стран.
В дальнейшем, по мере расширения потребительского рынка, предпринимались попытки повышения рентабельности ранее созданных космических систем. Так, специальной директивой президента США система Landsat в 1984 г. была передана в частный сектор (фирме EOSAT), после чего была начата ее коммерческая эксплуатация. Однако, несмотря на предпринятые усилия, система оказалась убыточной, и в 1992 г. орбитальный сегмент был возвращен государству, а наземный остался в ведении частной фирмы, которая с 1997 г. носит наименование Space Imaging. Подобное разделение принадлежности орбитального и наземного сегментов существует и в других крупных программах ДЗЗ.
Характерно, что ни одну из таких космических систем, несмотря на регулярные государственные дотации, не удалось сделать рентабельной. Во-первых, это связано с тем, что существовавшие на момент проектирования этих систем технологии в области космической техники, датчиков ДЗЗ, техники передачи данных, их приема, регистрации и обработки предполагали создание тяжелых космических платформ с централизованным режимом передачи информации. Типовая стоимость космического аппарата составляла сотни миллионов долларов, приемного центра – десятки миллионов. В результате, несмотря на постоянно растущий спрос на продукцию ДЗЗ, окупаемость таких проектов так и не была достигнута. Во-вторых, вышеупомянутые системы ДЗЗ создавались, прежде всего, по заказу крупных государственных потребителей. Что касается интересов коммерческой части потребителей, то их специфика учитывалась только в той степени, в какой она не противоречила требованиям, предъявляемым к системе ее основными заказчиками. На начальном этапе подобная ситуация с обеспечением информацией массовых потребителей была вполне естественной и даже неизбежной. Однако по мере расширения номенклатуры задач, решаемых с помощью данных ДЗЗ, изменялся и состав потребительского рынка. В настоящее время спрос на информацию дистанционного зондирования растет в основном за счет появления массовых потребителей информации, обладающих относительно низкой платежеспособностью. К таким потребителям, например, относятся:
• средние и мелкие организации, использующие космические снимки в своей практической деятельности;
• высшие и средние учебные заведения;
• небольшие коллективы исследователей и индивидуальные потребители;
• региональные экологические и природоохранные организации и т.д.
Резкое увеличение спроса на информацию ДЗЗ со стороны таких «малых» потребителей обусловлено, прежде всего, появлением высокопроизводительной персональной вычислительной техники, а также совершенствованием и расширением сферы применения геоинформационных систем (ГИС), основным источником исходных данных для которых являются материалы ДЗЗ. Спрос на космическую информацию дистанционного зондирования со стороны традиционных крупных государственных структур также возрастает, но значительно медленнее.
В результате структура рынка потребления информации ДЗЗ меняется таким образом, что наибольшие объемы продаж будут приходиться на относительно недорогую продукцию, доступную массовым потребителям. Ранее созданные системы ДЗЗ (Landsat SPOT, IRS, ERS, Radarsat и других), ориентированные на централизованное обслуживание крупных, преимущественно государственных, заказчиков информации, не соответствуют в полной мере происходящим изменениям потребительского рынка. В связи с этим все возрастающие надежды возлагаются на перспективные коммерческие системы ДЗЗ на базе относительно недорогих («малых») космических аппаратов.
За рубежом, прежде всего в США, работы по созданию коммерческих систем дистанционного зондирования находятся в завершающей стадии (см. таблицу). Неудачи с запусками первых двух американских спутников такого типа (Lewis, 1997, и Ikonos 1, 1999) никак не дискредитируют технологии, заложенные в основу создаваемых систем, и связаны с неполадками в работе средств вывода спутников на рабочую орбиту. 24 сентября 1999 г. был успешно запущен второй (резервный) спутник серии Ikonos, который в настоящее время проходит орбитальные испытания.
Маркетинговая стратегия большинства западных программ по созданию коммерческих систем ДЗЗ основывается на продвижении в область более высокого пространственного разрешения, вплоть до единиц метров. При этом делается ставка на вытеснение с рынка российских космических систем фотографической съемки, являющихся единственным общедоступным, хотя и не вполне регулярным источником информации сверхвысокого разрешения.
Характеристики основных зарубежных коммерческих систем ДЗЗ | ||
Наименование ИСЗ (его принадлежность), год запуска | Информационные возможности бортовой аппаратуры ДЗЗ | Стоимость ИСЗ, млн $ |
Eyeglass (США), планировался в 1996 OrbView 2 (США), запущен в 1997 Terrasat (США), планировался в 1998 Ikonos (США), (резервный ИСЗ успешно запущен 24.09.1999) OrbView 3 (США), 1999-2000 David 1 (Израиль, Германия), 1999-2000 ИСЗ фирмы GDE Systems Resource 21 (США), 2000 OrbView 4 (США), 2000-2001 StarLight (США), 2001 Radar 1 (США), 2001 LightSAR (США), 2002 |
Панхроматическая съемка с разрешением около 1 м Съемка с разрешением 1130 м в восьми участках спектра Съемка с разрешением 12, 50, 90 и 130 м в различных участках спектра Панхроматическая съемка с разрешением 1-3 м, многоспектральная – 4-15 м Панхроматическая съемка с разрешением 1-2 м, многоспектральная – 8 м Съемка с разрешением 5 м Панхроматическая съемка с разрешением около 0.85 м 4 диапазона видимого участка спектра с разрешением 10 м и ИК диапазон с разрешением 20 м Панхроматическая съемка с разрешением 1 м, многоспектральная – 4 м радиолокационная съемка (3 м) радиолокационная съемка (1 м) радиолокационная съемка (1 м) |
100-150 30 13.7 45-65 (стоимость системы из двух ИСЗ и трех наземных станций составляет 500 млн $) н/д 1.5 (общая стоимость проекта 10 млн $) н/д стоимость четырех ИСЗ и наземного сегмента составляет 400 млн $ н/д 100 200 87-162 (по разным оценкам) |
Естественной «платой» за повышение пространственного разрешения является увеличение скорости цифровых потоков, передаваемых с борта ИСЗ. Прием таких высокоскоростных потоков (сотни Мбит/с) возможен только с использованием крупноапертурных станций с диаметром основного рефлектора не менее 6-10 м. Вследствие высокой стоимости последних распределение информации будет осуществляться в централизованном режиме, что снизит оперативность доставки информации потребителю и повысит ее стоимость.
Кроме того, полоса захвата бортовых оптико-электронных датчиков со сверхвысоким пространственным разрешением составит не более 20-40 км, ожидаемое количество спутников в известных перспективных системах – один-два. Таким образом, периодичность обзора заданного участка поверхности Земли может достигать месяца. Если на спутниках предусмотрена возможность отклонения камеры от направления в надир (для наведения на район съемки), то полоса обзора может достигать 200-300 км и период повторной съемки может быть существенно сокращен, но только в том случае, если заявки потребителей на съемку разных районов не конфликтуют друг с другом.
Наконец, стоимость изображений со сверхвысоким разрешением будет сопоставима с космическими фотоснимками. Это во многом объясняется централизованной схемой заказа и распределения информации, а также необходимостью наведения съемочной аппаратуры на район, интересующий потребителя. Высокая стоимость снимков будет препятствовать расширению круга пользователей таких систем.
Что касается перспектив зарубежных коммерческих систем на российском рынке, то без преувеличения можно сказать, что отечественные потребители информации создателями этих систем чаще всего игнорируются. Свидетельством тому служит, например, полное отсутствие данных о российском рынке в маркетинговых отчетах, публикуемых Европейским комитетом по ДЗЗ CEO, материалах английского исследовательского центра ESYS, посвященных средствам и рынку ДЗЗ, и т.п. Такое невнимание ведущих маркетинговых фирм к российским потребителям объясняется тем, что доля последних в мировом объеме потребления информации дистанционного зондирования составляет около 1%. В свою очередь, низкая активность отечественных потребителей связана как раз с игнорированием реалий российского рынка.
Между тем, российские условия применения систем ДЗЗ в интересах массовых потребителей имеют свою специфику, основное содержание которой, по мнению авторов, заключается в следующем:
Landsat 7 принят в эксплуатацию Сообщение GSFC 7 сентября. Орбитальные испытания американского КА дистанционного зондирования Земли Landsat 7 закончены. Снимки и данные, полученные с этого спутника, распространяются Геологической службой США и NASA. Landsat 7 был разработан в Центре космических полетов имени Годдарда (GSFC) NASA и запущен 15 апреля 1999 г. с авиабазы Ванденберг на солнечно-синхронную орбиту высотой 705 км. Аппарат выполняет многоспектральную съемку районов Земли с интервалом 16 суток, обеспечивая разрешение до 15 м. В сутки выполняется до 450 снимков, из которых 250 принимают наземные станции США. Данные с КА обрабатывает, архивирует и распространяет Центр данных систем наблюдения земных ресурсов Геологической службы США в г.Сиу-Фоллз (Южная Дакота). Снимки с КА Landsat 7 доступны для свободного просмотра и заказа в цифровой форме на сайте http://landsat7.usgs.gov через 24 часа после их получения станцией Сиу-Фоллз. Стоимость полного кадра в цифровом виде составляет 600 долларов. Сокращенный перевод С.Головкова
|
– потребители распределены по обширной территории, имеющей относительно слаборазвитую коммуникационную инфраструктуру. Если передача информации со спутников осуществляется централизованно на немногочисленные приемные пункты, то дальнейшая доставка конечным потребителям больших объемов данных будет сопряжена со значительными сложностями;
– обширность территории России не снижает актуальности ее регулярного мониторинга. Если съемка всей территории Западной Европы осуществляется спутником с полосой захвата бортовой аппаратуры 200 км примерно за 20 витков (при соответствующем выборе параметров орбиты это составляет менее двух суток), то территория России может быть отсканирована аналогичным спутником уже за 70 витков (около пяти суток);
– платежеспособность российских потребителей объективно ниже, чем западноевропейских, североамериканских или японских. Причем это относится не только к частным фирмам, но и государственным учреждениям, которые планируют расходы на закупку материалов ДЗЗ в расчете на более дешевую, чем у зарубежных поставщиков, продукцию отечественных космических систем;
– отечественная фотографическая система на базе космических аппаратов серии «Ресурс-Ф» является на сегодняшний день единственным поставщиком снимков сверхвысокого разрешения. В последние годы для российских заказчиков космических снимков предусматриваются существенные скидки, что дополнительно повлияет на конкурентоспособность оптико-электронных изображений сверхвысокого разрешения от перспективных зарубежных систем ДЗЗ на российском рынке.
Перечисленные особенности использования информации ДЗЗ массовыми российскими потребителями диктуют следующие требования к космической системе: возможность непосредственного приема информации с борта ИСЗ конечными потребителями и компромиссное сочетание обзорности и детальности бортовой съемочной аппаратуры. В существующих и перспективных зарубежных системах дистанционного зондирования эти два основных требования в полной мере не выполняются.
Так, из всего многообразия зарубежных космических систем только на японском ИСЗ ADEOS, китайско-бразильском CBERS и индийских спутниках серии IRS предусмотрены комплекты аппаратуры, включающие как обзорный, так и детальный датчики. При этом первые две из перечисленных систем созданы в основном для удовлетворения нужд национальных потребителей: информация от этих систем практически не представлена на российском рынке. Кроме того, информация от всех зарубежных систем распределяется исключительно в централизованном режиме, т.е. изображения поверхности Земли могут быть получены российскими потребителями только через соответствующие представительства и по весьма высоким ценам.
Окончание следует
Равив предлагает разработать и построить в Израиле носители, оснащенные ракетными двигателями российского производства. Запускать их предполагается в Бразилии, куда они будут доставляться морским путем. Проект должен осуществляться усилиями международной компании MST (Modular Space Transportation), которую Равив основал вместе с иностранными партнерами. Детали проекта Дов Равив обнародовал на II-м израильском конгрессе по авионике в конце ноября 1998 г.
Речь идет о двух типах РН: крупном носителе типа Star-460, который сможет выводить полезные нагрузки массой до 25 т на низкую орбиту (или около 11 т на геостационарную), и меньшем типа Star-100, предназначенном для выведения 6 т на низкую орбиту (или 2.2 т на геостационарную).
Израильская ракета-носитель
|
Равив остановил свой выбор на ЖРД, которые характеризуются высокой надежностью и относительно невысокой стоимостью. Двигателем 1-й ступени РН Star-460 будет РД-170 фирмы «Энергомаш», развивающий максимальную тягу порядка 740 т, а на 2-й ступени будет установлен двигатель РД-0124, развивающий тягу в 30 т. Носитель вмещает 460 т топлива в баках 1-й ступени и 50 т топлива в баках 2-й ступени. Керосин будет помещен во внешних баках, а окислитель – жидкий кислород – во внутреннем баке ракеты.
Как известно, РД-170 – самый мощный ЖРД в мире. Он использовался в качестве двигателя первой ступени российской РН «Зенит», посредством которой, в частности, был выведен на орбиту израильский спутник Gurvin-Techsat-2.
Равив планирует приобрести ракетные двигатели у России на основе обычной коммерческой сделки и переправить их в Израиль для установки на ракеты в сочетании со сборкой остальных компонентов.
По словам Равива, он пришел к принципиальному соглашению с властями Бразилии, которые позволят его фирме воспользоваться полигоном Алькантара на севере этой страны. Удачное расположение площадки вблизи экватора позволяет наиболее эффективно выполнять пуски на геостационарную орбиту за счет полного использования вращения Земли.
По заявлению Дова Равива, главное преимущество предлагаемых носителей – в низкой стоимости запуска. По его оценке, стоимость запуска ПГ массой 25 т (который может включать 12 небольших спутников связи) на низкую орбиту составит около 165 млн $. Это означает стоимость запуска 6600 $/кг – против нынешней стоимости в 11750 $/кг у носителей Delta 3 и Atlas 2AR и ожидаемой стоимости около 10000 $/кг при использовании Ariane 5.
Стоимость запуска с комплекса Sea Launch носителем «Зенит-3» ожидается около 8730 $/кг.
Что касается стоимости запуска на геостационар, то она оценивается в 15000 $/кг при использовании Star-460 – против более чем 25000 $/кг у нынешних носителей поколения и 23170 $ /кг при запуске с морской площадки.
По оценке Равива, стоимость запуска РН Star-100 составит 33 млн $, что означает стоимость в 5500 $/кг при выведении на низкую орбиту и 15000 $/кг – на геостационарную.
Даже если оценки Равива окажутся слишком оптимистичными, его проект не лишен шанса на успех и при высокой стоимости запуска, что связано с высоким спросом в мире на средства запуска для коммерческих спутников. Основываясь на прогнозе развития рынка, Равив ожидает, что его фирма сможет продавать по крайней мере 12 запусков Star-460 и 18 запусков Star-100 в год.
Равив заинтересован осуществить проект совместно с концернами «Таасия авирит» и «Таасия цваит» (Israel Military Industries, Ltd.) и создать сборочное предприятие рядом с Ашдодским портом в южной части Израиля. По его словам, имеется возможность произвести первый запуск через 34 месяца после начала проекта.
Главная проблема Равива – привлечение капитала для развертывания проекта. В прошлом году он обратился в министерство промышленности и торговли и в министерство обороны с просьбой выдать ему государственные гарантии на сумму 50 млн $, но в конце января 1999 г. просьба была отклонена. Официальные инстанции пришли к выводу, что у него имеется «достаточно технологических знаний для создания носителя», и даже уровень риска, заложенный в проект, «вполне допустим», но без иностранного стратегического партнера Равив не сможет привести проект к коммерческому успеху. До настоящего времени такого партнера найти не удалось.
По всем этим причинам проект находится в своеобразной ловушке, так как без государственных гарантий Равив затрудняется привлечь денежные средства частных зарубежных инвесторов, а с другой стороны, без гарантированных инвестиций из-за рубежа он не может заполучить государственные гарантии.
Как считают в министерстве обороны, если программа создания израильских РН с российскими двигателями осуществится, то уже на этапе серийного производства потребуется участие более 1000 специалистов различной квалификации.
По данным бюллетеня «Биаф» (Тель-Авив)
«Бриз М» и третий станет вторым |
В ГКНПЦ им. М.В.Хруничева идет подготовка ко второму запуску РН 8К82К «Протон-К» серии 39201 с разгонным блоком (РБ) 14С43 «Бриз М» №88503. Этот запуск запланирован на 25 декабря 1999 г. На геостационарную орбиту должен быть выведен КА «Экран М» №16.
Как известно, первые испытания РБ «Бриз М» не прошли в полном объеме: РН «Протон-К» серии 38901 с РБ 14С43 №88501 и КА 11Ф638 «Грань» потерпела аварию на этапе работы второй ступени. Тогда до включения двигателя РБ дело так и не дошло. «Экран М» №16, согласно Постановлению Правительства РФ №1016 от 20 сентября 1997 г., должен был быть запущен еще в IV квартале 1998 г. По договоренности РКА (ныне РАКА) и Центра Хруничева, этот спутник планировался в качестве первой полезной нагрузки для «Бриза М».
|
Однако к осени 1998 г. сложилась неопределенная ситуация с пуском «Экрана М» №16 на первом «Бризе М». У РКА не оказалось средств на закупку РН и РБ и оплату работ на Байконуре. Тогда Центр Хруничева предложил провести этот пуск «в складчину»: ГКНПЦ за свой счет поставит носитель и блок «Бриз М», РКА за свой счет – «Экран М», РВСН за свой счет проведут работы по подготовке и сам пуск. Однако у РКА не нашлось средств и на такой вариант.
Испытательный же пуск «Бриза М» был очень нужен для Центра Хруничева, так как без него потенциальные зарубежные заказчики «Протона» с «Бризом М» отказывались запускать свои аппараты на новом РБ. Поэтому еще в июле 1998 г. начался поиск новой полезной нагрузки для первого старта «Протона-К» с «Бризом М». Результатом таких «поисков» стало предложение запустить в декабре 1998 г. на новом РБ или связной КА «Грань», или тоже связной, но более современный КА «Глобус-1», или три навигационных КА «Ураган». Для пуска «Ураганов» РБ пришлось бы дооборудовать новой системой крепления КА и их отделения. «Глобус-1» был тяжелее «Грани». Если бы выбор остановился на нем, то потребовалась бы доработка РН для увеличения ее грузоподъемности.
Пуск «Грани» на первом «Бризе М» такой существенной доработки не требовал. Поэтому Центр Хруничева и предложил Минобороны использовать РБ «Бриз М» №88501 для вывода на орбиту КА «Грань» с целевой датой запуска 20 декабря.
Второй РБ «Бриз М» №88502 был изготовлен для коммерческого запуска спутника LMI-1 на РН «Протон-К» серии 39201. Третий блок №88503 изготавливался для вывода на орбиту как раз «Экрана М» №16. РН для этого старта определена не была.
Между блоками №88502 (2Л) и №88503 (3Л) была принципиальная разница в приборном оснащении. РБ 2Л был рассчитан на выведение полезной нагрузки по четырехимпульсной схеме. Эта схема включает в себя доразгон для выхода на низкую орбиту, два импульса при двух прохождениях перицентров орбит для поднятия высоты апоцентра и импульс в апоцентре для поднятия высоты апоцентра и изменения наклонения. Такая схема требует 9.2 часа.
Участок сборки РБ «Бриз М» в цехе №7 ГКНПЦ. Идет сборка «Бриз М» №3Л, вдали – «Бриз М» №2Л |
Блок 3Л имеет в своем составе те же приборы, что и блок 1Л, рассчитанные на трехимпульсную схему выведения полезной нагрузки. Она включает в себя доразгон для вывода КА на низкую опорную орбиту, одно включение в перицентре для подъема апоцентра сразу до 36000 км и включение в апоцентре для подъема перицентра и изменения наклонения. Эта схема занимает примерно 6 час 40 мин. Одно включение в перицентре длится около 30 мин вместо двух по 15 мин в первой схеме.
В связи с отказом компании Lockheed Martin Intersputnik от запуска своего КА LMI-1 на «Бризе М», для этого пуска был заменен не только РБ на блок ДМ3, но и носитель. РН серии 39201 уже была адаптирована под «Бриз М». Но для запуска «Экрана М» использовать РБ №2Л было нельзя: бортовые аккумуляторы спутника не рассчитаны на 9-часовое выведение на геостационарную орбиту. Ведь лишь после ее достижения возможно раскрытие на «Экране» солнечных батарей. Поэтому и было принято решение запустить «Экран М» на РН серии 39201 с РБ №3Л. Носитель серии 39201 может лететь без переделки как с РБ №2Л, так и с РБ №3Л.
Для того чтобы пуск состоялся в конце декабря, планируется закончить сборку «Бриза М» в цехе №7 Центра Хруничева в сентябре, провести комплексные электрические испытания блока на КИС в октябре, а в ноябре отправить РБ на космодром. Однако пока работы по сборке «Бриза М» №3Л идут с отставанием от этого графика. РБ «Бриз М» №2Л уже готов, но планов его использования пока нет. Блок законсервирован в Центре Хруничева до того времени, когда найдется заказчик на коммерческую нагрузку, рассчитанную на 9-часовую программу выведения. Скорее всего, это будет спутник GE-6, запуск которого на РН 8К82КМ «Протон-М» серии 53502 запланирован на сентябрь 2000 г. По другим планам, этот пуск пройдет с помощью обычной РН 8К82К «Протон-К», так как работы по «Протону-М» в Центре Хруничева тоже сильно отстают от ранее намеченного графика из-за задержки с созданием в НИИ АП новой системы управления ракеты.
«Протоны» полетят на старых двигателях
В связи с таким выводом ГКНПЦ им. М.В.Хруничева принял решение о запусках уже готовых «Протонов-К» без доработки их двигательных установок. Таких ракет на начало сентября было 12. В августе в Центре Хруничева речь шла о замене двигателей на трех РН, изготовленных по заказам Министерства обороны РФ, и на РН серии 39801, предназначенной для вывода на орбиту Служебного модуля «Звезда» для Международной космической станции.
Запуск «Звезды» пока планируется на 12 ноября 1999 г. Однако в августе эта дата оказалась под сомнением. Тогда генеральный директор Центра Хруничева Анатолий Киселев, в силу особой ответственности этого старта, принял решение заменить на 2-й и 3-й ступенях носителя все двигатели и отправить их на Воронежский механический завод для доработки.
Участок подготовки двигателей 1-й, 2-й и 3-й ступеней перед их установкой на РН в Центре Хруничева |
«Фрегат» к полету готов И.Черный. «Новости космонавтики» 16 сентября в НПО им.С.А.Лавочкина успешно завершились наземные квалификационные испытания верхней ступени ракеты-носителя «Союз-Фрегат», создаваемой по заказу российско-французской компании Starsem. «Фрегат» использует многократно испытанные в полете компоненты, включая маршевый ЖРД с подсистемами. Ступень имеет эффективную компактную конструкцию, систему ориентации по трем осям и возможность многократного включения двигателя в полете. С применением новой ступени «Союз-Фрегат» станет одним из наиболее эффективных в финансовом отношении носителей для запуска научных и коммерческих спутников на орбиты малой и средней высоты, а также для выполнения межпланетных полетов. Носитель «Союз» способен доставить спутник массой 2.7 т на орбиту высотой 800 км, а благодаря применению четвертой ступени «Фрегат» сможет вывести КА массой 4.2 т на орбиту высотой 1400 км. Первый запуск «Союз-Фрегат» намечен на начало 2000 г. Этот носитель будет использоваться для выполнения контрактов, подписанных Starsem с ЕКА при запусках аппаратов Cluster II (середина 2000 г.) и Мars Express (середина 2003 г.). В компанию Starsem входят Aerospatiale Matra (Франции), Arianespace, Российское авиационно-космическое агентство и Государственный научный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс» (Самара). По материалам Starsem и ИТАР-ТАСС |
Доработка должна была заключаться в срезке старого турбонасосного агрегата (ТНА) и установки нового, модернизированного. Однако разработчик двигателей – КБ химической автоматики – заранее уведомил Центр Хруничева, что «модернизированный» двигатель с приваренным новым ТНА будет заведомо обладать более низкими характеристиками и надежностью. В случае приварки к двигателю нового ТНА в том же месте, где стоял старый, прочность нового сварного шва, выполненного повторно, будет ниже, чем первого. Другой трудностью может быть балансировка двигателя с новым ТНА, стоящим на прежнем месте, но у которого будет доработанная и упрочненная крышка.
Учитывая эти аргументы, Центр Хруничева согласился не менять двигатели ни на «Протоне– К» для запуска «Звезды», ни на носителях Минобороны. Решено ограничиться лишь углубленными исследованиями двигателей 2-й и 3-й ступеней. Отправленные ранее в Воронеж на доработку эти и другие двигатели будут возвращены обратно в ГКНПЦ.
Однако подготовка СМ «Звезда» к пуску идет с некоторым опозданием. Поэтому нет никакой уверенности, что модуль будет запущен именно 12 ноября. Во всяком случае, предназначенная для запуска РН серии 39801 пока только стоит в цехе главной сборки Центра Хруничева под покраской, хотя по графику должна уже быть на космодроме Байконур.
Задержка запуска «Звезды» будет, скорее всего, списана РАКА на задержку в запусках шаттлов, приведшую к сдвигу графика на полтора месяца. Лишним подтверждением надежности «Протона» перед ответственным стартом со «Звездой» должны быть четыре успешных пуска носителя, намеченные на сентябрь-октябрь. Первый из них состоялся 6 сентября с двумя КА «Ямал-100». Новый график ближайших запусков «Протонов» предусматривает:
• 27 сентября 1999 г. – запуск КА LMI-1 на РН серии 39802;
• 21 октября 1999 г. – запуск КА Garuda 1 (AceS 1) на РН серии 39902. (9 сентября РН 39901 и 39902 отбыли с завода и 16 сентября прибыли на Байконур);
• 25 октября 1999 г. – запуск КА «Экспресс А» №1 на РН серии 38602. Конечно, запуск подряд Garuda 1 и «Экспресса А» с 4-дневным интервалом, хоть и с разных пусковых установок, невозможен.
Оба запуска будет готовить один боевой расчет РВСН, на две ракеты и две ПУ не хватит людских ресурсов. Поэтому первым стартует тот аппарат, какой будет скорее готов. 25 сентября Garuda 1 прибыла на Байконур, началась ее подготовка. В связи с приоритетом федеральных запусков над коммерческими, РАКА планирует провести запуск «Экспресса» по графику, а запуск Garuda 1 – в первых числах ноября. Однако пуск «Экспресса А» должен впервые проводить с ПУ-39 на 200-й площадке расчет КБОМ. Подготовка к нему может задержаться. Поэтому наиболее вероятен вариант, когда 21 октября стартует Garuda 1, а в конце октября – начале ноября – «Экспресс А».
Некоторые комментарии к выводам межведомственной комиссии по расследованию причин аварии РКН «Протон» 5 июля 1999 г.
В результате работы межведомственная комиссия пришла к выводу, что причиной аварии является «возгорание турбонасосного агрегата третьего двигателя РД 0211 второй ступени РКН в стыке крышки и соплового аппарата из-за возможного производственного дефекта сварного шва при случайном попадании в сопловой аппарат алюминиевых частиц...».
Модификации двигателя 8Д411К разработки КБ химической автоматики установлены на второй и третьей ступенях РН «Протон-К» |
Механизм возгорания конструкционных сталей и сплавов при контакте с горячей окислительной средой изучен в настоящее время еще недостаточно полно, но опасность попадания частиц алюминия в газовый тракт двигателей признают все, кто так или иначе соприкасался с этим явлением.
Опуская подробности, можно сказать, что попадание вместе с топливом в газовый тракт двигателя посторонних алюминиевых частиц является необходимым и достаточным условием возгорания элементов конструкции в среде окислительного газа. Это хорошо известно специалистам, так как неоднократно подтверждалось экспериментально в работах ИЦ им. М.В.Келдыша, двигательных фирм и других институтов.
Предполагаемый же отрыв крышки турбины сам по себе не может привести к возгоранию. При моделировании в КБХА разрушения сварного шва показано, что в этом случае крышка из-за особенностей конструкции незначительно сместится в своем направлении, а это, в свою очередь, приведет к некоторому падению КПД турбины. Опасность в другом. При наличии «спички» в виде горящих алюминиевых частиц свежий (неокисленный) излом металла, вскрывающийся при разрушении конструкции, поджигается более «охотно».
Обратимся к фактам. На месте падения аварийной РКН поисковой группе удалось найти два двигателя из четырех, комплектующих двигательную установку II ступени: аварийный и нормально работавший. Оба двигателя тщательно продефектированы совместно двумя группами межведомственной комиссии.
На сопловых аппаратах и турбинах обоих двигателей обнаружены местные налеты и наплавы инородных масс, не наблюдаемых при обычных удовлетворительных испытаниях.
Многочисленные анализы этих инородных масс, выполненные лабораториями КБХА, ВМЗ, НПО «Композит», РКЗ ГКНПЦ им.М.В.Хруничева, свидетельствуют о наличии алюминия в продуктах сгорания топлива.
В магистрали окислителя газогенератора нормально работавшего двигателя во втулке баллистировочной решетки найдена застрявшая в отверстии алюминиевая частица размерами 4.5х3.1х2 мм. Микрорентгеноспектральный анализ, проведенный лабораторией НПО «Композит», показал, что материал частицы – АМГ 2 с низким содержанием примесей или АМГ 1.
Таким образом, результаты дефектации говорят о том, что попадание в двигатели посторонних частиц при пуске РКН серии 38901 – не предположение, а установленный факт.
Нет никаких сомнений в том, что в данном случае причиной аварии является явное нарушение установленных и отработанных технологических процессов. Подтверждением этому служит большая продолжительная статистика стендовых и летных испытаний.
Причина аварии квалифицирована комиссией «как производственная, носит единичный, случайный характер и не может препятствовать пускам РКН «Протон» при условии проведения дополнительных проверок чистоты пневмогидравлических трактов РКН и качества сварного шва ТНА инструментальными методами». Ревизия и профилактические меры предприняты по всем возможным направлениям.
6 сентября 1999 г. РКН «Протон» серии 38802 успешно выполнил свои задачи по выведению спутников «Ямал», в настоящее время ведется подготовка к пуску РКН «Протон – LMI».
Двигатель для «наноспутников» И.Черный. «Новости космонавтики» Центр космических полетов им. Годдрада назначил фирму Thiokol Propulsion, отделение компании Cordant Technologies Inc., ответственной за разработку прототипа твердотопливного двигателя NSMPS для микроспутников (nanosatellite motor prototypes) с соблюдением норм техники безопасности при ручной сборке КА. Концепция микроспутников, называемых иначе «наноспутниками», подразумевает выполнение различных задач при помощи целого флота малоразмерных КА массой по 10-20 кг, которые будут запускаться одноразовой ракетой по сто штук за раз и распределяться по индивидуальным орбитам при помощи аппарата-носителя («материнского корабля»). Окончательный перевод на рабочую орбиту каждого наноспутника, обладающего очень ограниченным набором целевой аппаратуры, будет осуществляться при помощи собственных микро-РДТТ. Преимущество концепции – в возможности одновременного получения необходимой информации в реальном времени из различных точек пространства. Сейчас NASA готовит к выполнению две миссии на базе наноспутников. Предприятие компании Thiokol в Элктоне, Мериленд, участвует в анализе реализуемости наноспутников с 1997 г. в части разработки базовой конструкции РДТТ, изготовления одного «инертного» (макетного) двигателя для отработки процесса производства, а также в подготовке и статиспытаниях двух прототипов. Задачей компании является разработка двигателя и системы воспламенения, достаточно легкой, недорогой и вместе с тем мощной для столь небольшого размера. Прототип РДТТ будет иметь вид цилиндра диаметром 11.4 см и длиной 10.8 см, т.е. не будет превышать по размерам автомобильный масляный фильтр. Предприятие в Элктоне с начала 1960-х годов ведет разработку и изготовление твердотопливных двигателей подобных размеров. РДТТ такого класса могут применяться для торможения или раскрутки КА, а также для развертывания многоспутниковых группировок малоразмерных аппаратов связи или разведки. По материалам компании Cordant Technologies |
Демонстратор Х-33: задержки продолжаются
Заместитель ассоциативного администратора NASA Джек Дэйли (Jack Dailey) не согласен со многими результатами отчета, говоря, что задержки программы Х-33 не смогут воздействовать на решения относительно обновления парка шаттлов.
Сенатор-республиканец от Калифорнии Дана Рорабахер (Dana Rohrabacher), председатель подкомиссии по космосу и авиации палаты представителей, использует отчет GAO для критики NASA и администрации Клинтона. По словам Рорабахера, «… такой подход администрации к разработке следующего поколения многоразовых носителей неэффективен. Должностные лица NASA собираются модернизировать и эксплуатировать принадлежащую правительству систему Space Shuttle еще 40 лет, вместо того чтобы вложить деньги в широкий спектр технологий, которые позволят развить рынок коммерческих многоразовых аппаратов».
Технические проблемы привели к замедлению работ по Х-33 и увеличению издержек. Правительству придется выложить теперь 1.23 млрд $ вместо предварительно оцененных 912.4 млн $. Вместе с тем, вклад компании Lockheed Martin фактически уменьшился с 286.6 млн $ (предварительная оценка) до 125.4 млн $, говорится в докладе GAO.
«Правительство потратило три года и почти миллиард долларов только затем, чтобы увидеть реакцию американского налогоплательщика, которого принуждают продолжать оплачивать текущие издержки космической транспортной системы», – сказал Рорабахер.
Чтобы оценить проблемы, стоящие перед разработчиками Х-33, необходим экскурс в историю. Когда в 1996 г. был объявлен конкурс на демонстратор многоразового носителя нового поколения, компания Rockwell представила проект крылатой машины (одноступенчатой производной шаттла), McDonnell Douglas предложил усовершенствованный вариант своего экспериментального DC XA (Clipper Graham), а Lockheed Martin вышла с аппаратом, имеющим несущий корпус. Этот Х-33 напоминал экспериментальное «летающее тело» Х-24А разработки 1996 г. Такая форма позволяет сочетать необходимую подъемную силу с большим внутренним объемом корпуса для размещения топливных баков. Кроме того, широкая кормовая часть позволяла удачно разместить ЖРД «линейный аэроспайк». Однако из-за того, что центр масс ЛА смещен назад, управление таким аппаратом затруднено. Несмотря на это, во время отбора проекта крылатое решение не прошло: Lockheed Martin победил.
Разработка VentureStar оценивается в 5 млрд $. По мнению других специалистов, эта цифра могла колебаться между 5 и 10 млрд $. |
Контракт стоимостью 941 млн $ касался сооружения полунатурного демонстратора будущей эксплуатационной системы Ventu-reStar, которая должна сменить Shuttle. Промышленность вложила 220 млн $ собственных средств, что подвело сумму издержек к 1.16 млрд $. Тем не менее, этот проект был наименее дорогостоящим из трех предложенных.
Основные проблемы были с двигателем XRS-2200, развивающим тягу от 93 тс на земле до 121 тс в пустоте. ЖРД имеет два ряда по десять камер сгорания в каждом, турбонасосный агрегат и газогенератор (ТНА + ГГ), заимствованные из двигателя J-2 программы Apollo. По удельному импульсу XRS-2200 соответствует двигателю SSME системы Shuttle, в то время как его отношение тяги к массе должно быть на 30% больше. Кроме того, его тягу можно было увеличивать путем простого добавления модулей по ширине ЛА: Х-33 будет иметь два модуля, а VentureStar снабжается семью модулями RS-2200.
Утечки в системе не позволили приступить к огневым испытаниям в полете стендовой модели «линейного аэроспайка» на «спине» самолета SR-71. Тем не менее два огневых испытания на наземном стенде все-таки были проведены, а «power-pac» XRS-2200 (ТНА + ГГ) подвергся нескольким удачным прожигам в Центре им.Стенниса, NASA. Работы потребовали пятимесячной задержки и, несмотря на то что 50 основных узлов уже испытаны, весь «аэроспайк» к тестам еще не готов.
Испытания в Центре Лэнгли выявили проблемы с аэродинамикой. Конфигурацию изменили, чтобы улучшить характеристики аппарата на трансзвуковых скоростях и управляемость при посадке.
Монтаж X-33 продолжается на предприятии «Сканк Уоркс» компании Lockheed Martin в Палмдейле, Калифорния. Алюминиевый бак окислителя (жидкого кислорода) получился слишком тяжелым. Изучается возможность замены его композитным. Возникли проблемы при изготовлении одного из двух баков горючего (жидкого водорода), что также задержало программу на несколько месяцев. Компания Rohr Inc. (отвечает за теплозащиту) решила обратиться к Aerospaciale Matra с просьбой изготовить носовой кок X-33, который должен сопротивляться температурам, достигающим 3000°С.
Из-за того, что Х-33 больше не укладывается в своей массовой сводке, изменились и цели программы. В настоящее время масса конструкции пустого ЛА составляет 33.9 т вместо 28.5 т по плану, что соответствует увеличению массы на 20%. Коэффициент конструкции, таким образом, будет около 26%, в то время как цель – 10%. В результате аппарат сможет развить скорость, соответствующую М=13.8 вместо М=15 по плану.
Запуски Х-33 с авиабазы Эдвардс, Калифорния, начнутся в июле 2000 г. За 10 месяцев планируется провести 15 полетов. При первых пяти демонстратор достигнет скорости M=9 и будет садиться на опытном аэродроме базы ВВС Дагвэй, с наращиванием скорости в следующих полетах и посадкой на авиабазе Малмстром (Монтана). Надежность аппарата оценивается в 99%.
Не все так мрачно. 24 августа специалисты Центра Кеннеди отрапортовали о поставке на «Сканк Уоркс» важнейшего узла системы заправки Х-33 топливом – т.н. «отрывного разъема», включающего сложную систему панелей, клапанов и трубопроводов.
Перед запуском баки X-33 заливаются примерно 265 м3 жидкого водорода и жидкого кислорода. Через доли секунды после пуска наземные отрывные разъемы, через которые топливо передается в аппарат, отсекут подачу и спрячутся в защитные каналы.
Разработка разъема началась в сентябре 1996 г. и закончилась в июле нынешнего. Две алюминиевые интерфейсные панели (0.92х1.22 м каждая) уже установлены в хвостовой части аппарата. Сложная система защелок и приводов обеспечивает выравнивание и герметизацию гидросистемы во время заправки, а затем быстрое разъединение трубопроводов после старта аппарата. Система защиты включает два пятиметровых «пенала» из углеродистой стали, ставших частью стартовой позиции.
Отрывной разъем явился еще одним вкладом Центра Кеннеди в программу Х-33. В начале года специалисты Центра, имеющего тридцатилетний опыт наземного обслуживания ракет-носителей, уже поставили систему установки ЛА на старт.
Инженеры центров NASA и Lockheed Martin работают совместно со служащими компании United Space Alliance, используя преимущества огромной наземной инфраструктуры системы Space Shuttle. Компания включилась в разработку посредством индивидуального соглашения с NASA и с привлечением промышленных партнеров.
По данным NASA, Lockheed Martin и Air et Cosmos
На Байконуре «Рокота» не будет
Это соглашение, видимо, предусматривает расширение числа планируемых запусков РН «Рокот» из Плесецка. Еще 29 июля гендиректор Центра Хруничева Анатолий Киселев, находясь на Байконуре в составе правительственной комиссии по расследованию аварии РН «Протон», заявил, что его предприятие пересмотрело свои планы и отказалось от модернизации шахтной пусковой установки на площадке 175/1 для проведения оттуда коммерческих пусков РН «Рокот». Такое решение Киселева было, очевидно, вызвано эмбарго Казахстана на запуски «Протона» с Байконура и требованиями казахстанской стороны ввести квоты на пуски и разрешительную систему стартов для «гептильных» РН «Рокот» и «Днепр». Казахстан, кроме того, выразил большую заинтересованность в участии его специалистов в коммерческих пусках этих носителей, претендуя, естественно, на часть прибыли от них.
Российско-германское СП Eurockot, занимающееся маркетингом «Рокота» на мировом рынке, планировало провести с площадки 175/1 космодрома Байконур девять пусков по семь малых спутников связи LEO One в каждом для одноименной американской низкоорбитальной коммуникационной системы. Контракт на эти запуски был уже на стадии подготовки. Немецкая сторона затратила на подготовку подписания этого контракта крупные средства и теперь требует их компенсации от ГКНПЦ. Рассматривались и другие возможные полезные нагрузки «Рокота» при его стартах с Байконура. Однако, прежде чем начать пуски из ШПУ 175/1, было необходимо доработать шахту. Прежде всего, требовалось значительно снизить уровень акустических нагрузок. Для ремонта и модернизации ШПУ 175/1 нужны были большие капиталовложения. Позиция же Казахстана после аварии «Протона» показала, что эти затраты могут и не оправдать себя в будущем.
В конце августа Киселев подписал приказ по Центру, который предписывал подготовить официальное уведомление заказчиков об отказе ГКНПЦ им. М.В.Хруничева от проведения запусков КА LEO One на РН «Рокот» с космодрома Байконур, предусмотренных контрактом. Пока на этом работы по Байконуру временно приостановлены, хотя некоторые руководители Центра пытаются убедить своего генерального директора в нерациональности принятого им решения.
Пока же полным ходом идет подготовка к пускам «Рокота» из Плесецка. В соответствии с программой подготовки к первому демонстрационному запуску носителя с военно-экспериментальным КА РВСН-40, в период с 15 по 22 июля 1999 г. прошел контрольный облет специалистами Центра, представителями местной администрации и средств массовой информации трассы «Рокота» для вывода нагрузок на наклонение 86.4°. В сентябре на космодроме начались испытания заправочного макета РН, которые закончатся к 10 октября.
Первоначально пуск планировался на 25 сентября, но из-за отставания от графика работ первый старт «Рокота» из Плесецка был перенесен на 27 октября.
Изменилась и дата первого коммерческого пуска «Рокота». Ранее он был намечен на 20 декабря. Теперь официально он планируется на февраль 2000 г., а неофициально – на апрель. Это связано не только с техническими проблемами, но и с получением разрешения Госдепартамента США на ввоз КА Iridium в Плесецк. И это несмотря на то, что два года назад такое же разрешение уже давалось на их ввоз на Байконур. В конце сентября этот вопрос удалось уладить.
Однако возникла новая проблема: компания Motorola дала Центру Хруничева неточные массово-геометрические параметры КА. Из-за этого система отделения спутников от разгонного блока (РБ) 14С45 «Бриз КМ», разработанная в ГКНПЦ, требует кардинальной переделки. Также выяснилось, что необходимо облегчить «Бриз КМ» №72501, предназначенный для вывода на орбиту двух первых КА Iridium. ГКНПЦ планирует снять два бака высокого давления с нижнего днища бака горючего РБ и бак высокого давления, установленный внутри бака окислителя.
Сборка РБ 14С45 «Бриз КМ» в цехе №7 ГКНПЦ |
Программа пусков РН «Рокот» по состоянию на сентябрь 1999 г. выглядела следующим образом:
Ø 27 октября 1999 г. – запуск КА РВСН-40;
Ø февраль-апрель 2000 г. – запуск первых двух КА Iridium. Далее планировалось проводить пуски спутников Iridium с частотой раз в полгода (октябрь 2000г., апрель и октябрь 2001 г., апрель и октябрь 2002 г. и т.д.) на зарезервированных 12 РН «Рокот» для восполнения группировки спутниковой глобальной системы связи;
Ø23 июня 2001 г. – запуск одной РН двух КА GRACE, создаваемых совместно NASA и DLR для изучения земного гравитационного поля и климата;
Øсентябрь 2001 г. и февраль 2002 г. – запуски шести франко-британских низкоорбитальных коммуникационных спутников E-Sat для двухсторонней передачи данных. Вся система будет состоять из 14 КА, поэтому Eurockot предлагает «Рокот» как транспортное средство и для вывода остальных восьми спутников системы.
Вышеперечисленные договоры уже подписаны. Также Eurockot рассчитывает в ближайшем будущем заключить контракты на запуски других КА:
Øамериканского КА NEMO, создаваемого компанией STDC для обзорной гиперспектральной съемки прибрежных районов мира в интересах ВМФ США (целевая дата запуска – март 2001 г.);
Øамериканского КА QuickBird-2 американской компании EarthWatch для коммерческой съемки Земли с разрешением 0.82 м (целевая дата запуска – ноябрь 2000 г.);
Øтайваньского КА ROCSAT-2 для исследования природных ресурсов, включая поиск нефти и других полезных ископаемых (целевая дата запуска – март 2002 г.);
Øфранцузского научного КА COROT (целевая дата запуска – октябрь 2002 г.).
Если в 2000 г. из Плесецка намечено лишь три коммерческих пуска, то в 2001 г. их будет пять, в 2002 г. – семь, а начиная с 2003 г. Eurockot планирует проведение ежегодно 7-8 пусков.
Новые «Атласы» и «Дельты» – работа продолжается
Lockheed Martin Astronautics (LMA) планировала еще в июне испытать новый Atlas 3А, а к 2001 г. выдать «на-гора» Atlas 5. Однако отказ 30 апреля построенного LMA носителя Titan 4B с криогенной верхней ступенью Centaur вынудил компанию пересмотреть график запусков, поскольку семейство Atlas также использует ступени Centaur. Предварительные данные свидетельствуют, что причиной срыва стал отказ разгонного блока.
После аварии компания Loral Skynet, владелец спутника Telstar 7, который предполагалось вывести на орбиту с помощью РН Atlas 3А, объявила об отказе использовать эту ракету и переориентации на Ariane. Первый американский носитель с российским двигателем остался без полезного груза (ПГ)…
До этого события развивались следующим образом. 1 марта первую ступень Atlas 3А передали с завода LMA в Денвере, шт.Колорадо, и загрузили на самолет Lockheed C-5 Galaxy для перелета на мыс Канаверал. Обычный Atlas 2 помещается в самолете целиком, вместе с блоком Centaur. Будучи на 3 м длиннее, Atlas 3А не оставил места для «Центавра», который поставили несколькими днями позже. 29-метровую первую ступень установили на стартовый комплекс SLC-36B 9 мая и позже состыковали с однодвигательным вариантом Centaur, сформировав первый Atlas 3A (серийный № AC-201).
Этот носитель значительно отличается от стандартного Atlas 2. Первая ступень оснащена одним двухкамерным дросселируемым двигателем РД-180 тягой 370 тс разработки НПО «Энергомаш» имени академика В.П.Глушко. Предыдущие «Атласы» использовали более сложную конструкцию с однокамерным маршевым и сбрасываемым стартовым двухкамерным ЖРД.
В России и США проведена обширная программа стендовых огневых испытаний РД-180, когда в ходе 81 прожига двигатель наработал более 12860 сек. Предприятие AMROSS, образованное российским НПО «Энергомаш» и американской фирмой Pratt & Whitney, должно поставить для Atlas 3 в общей сложности 18 подобных ЖРД. Российская сторона строго придерживается контракта: один РД-180 уже стоит на первом «Атласе», еще три ждут отправки. Производство ЖРД для Atlas 5 будет совместным: коммерческие ракеты полетят с российскими двигателями, носители правительственных (читай – военных) ПГ будут оснащены РД-180, изготовленными в США.
Сейчас НПО «Энергомаш» изготавливает три новых двигателя и перебирает образец №8 из партии Atlas 3 для сертификационных испытаний РД-180 по программе Atlas 5, которые начнутся в 20-х числах октября. Один из новых ЖРД будет испытан по полной циклограмме, на остальных проверят отдельные моменты работы двигателя в составе носителя – пуск, останов, различные маршевые режимы.
Однако с Atlas 3 дела обстоят пока неважно: с мая 1999 г. на ракете АС-201, стоящей на мысе Канаверал, проводилась подготовка персонала стартового комплекса, и к осени был исчерпан гарантийный ресурс изделия по заправкам. НПО «Энергомаш» имеет контракт на обслуживание этой ракеты и проведение ряда работ. «Атлас» придется вернуть на завод-изготовитель для замены изношенных уплотнений и других деталей. Дальнейшая судьба АС-201 должна быть решена к весне 2000 г.
Подготовка к испытанию бака водорода первой ступени РН Delta заводе в Декатуре |
Успех Atlas 3A обязателен для Lockheed Martin: это позволит во второй половине 2000 г. выпустить в свет более продвинутые носители Atlas 3B и Atlas 5. Последняя, как ожидается, станет «рабочей лошадью» Lockheed Martin по крайней мере до следующего десятилетия. Ракета будет использовать различные варианты головного обтекателя, верхних ступеней и навесных твердотопливных ускорителей.
Производство Atlas 3 началось в Денвере вместе с подготовкой к изготовлению других носителей. Первые ступени будут производиться вместе с нынешними носителями Atlas 2. В ближайшем будущем линия по производству Atlas 5 займет место сборочной линии Titan 4, а в конечном счете и Atlas 2, который также будет полностью заменен новым семейством носителей.
С начала марта Lockheed Martin и его маркетинговое отделение International Launch Services (ILS) держат на сохранении четыре Atlas 3A, включая один для Space System/Loral, один для Национального разведывательного управления NRO и два для заказчиков, которые еще не определены. Кроме того, ВВС по контракту MLV-2 имеют опцион стоимостью 70.7 млн $, чтобы заказать к маю 2002 г. один Atlas 3B (носитель, использующий ту же ДУ, что и Atlas 3А, и двухдвигательный Centaur). Это первый публично объявленный твердый заказ на Atlas 3B. Согласно LMA, в этот вариант переделан один из предварительно заказанных «Атласов 3А». Кроме того, Lockheed Martin уже получила порядка 649 млн $ за девять запусков промежуточного варианта Atlas 5. Разрабатывающее ракету Delta 4 отделение одноразовых носителей компании Boeing в Хантингтон-Бич, Калифорния, стоит перед более трудной задачей, чем LMA. Delta 3 – мостик к новому семейству EELV – обрушивался уже дважды. 26 августа 1998 г. первая «Дельта 3» потерпела аварию через 72 сек полета из-за того, что система управления не смогла компенсировать колебания по каналу крена.
ü 24 августа (по сообщению SpaceDaily). Международная компания NewSkies Satellites решила возвратить спутник непосредственного телевещания K-TV на завод-изготовитель фирмы Matra Marconi Space в Тулузе (Франция). Запуск спутника с космодрома Куру был намечен на 28 апреля, затем многократно переносился в связи с возникшими сомнениями в работоспособности панелей солнечных батарей (после того, как аналогичные панели на ранее запущенных спутниках слишком быстро деградировали). Теперь очевидно, что K-TV не будет запущен в 1999 г., и его владельцы совместно с поставщиками КА и компанией ведут переговоры относительно новой даты запуска – ориентировочно в середине 2000 г. – И.К. ü НПО «Энергомаш» им. В.П.Глушко продолжает разработку однокамерного кислородно-керосинового двигателя РД-191М тягой 185 тс для первой ступени носителей семейства «Ангара», созданного на базе камеры сгорания четырехкамерного РД-170/171 (первая ступень РН «Энергия» и «Зенит»). Остальные агрегаты ЖРД – турбонасосный агрегат, газогенератор, клапаны, дроссели, трубопроводы и т.п. – разрабатываются заново. Предприятие готовится к агрегатным испытаниям, которые могут быть проведены на стендах объединения. После этого планируется провести комплексные испытания полностью собранного двигателя. В качестве стендовой базы для таких испытаний рассматриваются Загорск, Омск, Пермь, Воронеж и Самара. На самарском стенде недавно успешно закончились прожиги кислородно-керосинового двигателя РД-107 с новой форсуночной головкой для первой ступени РН «Союз-2» (тема «Русь»), подтвердившие увеличение удельного импульса. Как планировалось, работы будут продолжены в Загорске, где будет испытан блок «Союза-2» целиком, со штатными баками и арматурой. – И.Б. ü По сообщению ИТАР-ТАСС, премьер Владимир Путин заявил 24 сентября, что инцидент, связанный с аварией РН «Протон» 5 июля 1999 г., полностью исчерпан. Урегулированы также проблемы относительно оплаты аренды космодрома Байконур. «Сейчас идет текущая работа по согласованию позиций в этой очень важной для нас области сотрудничества. Причем речь идет не только о Байконуре, но и о научно-технической работе, в которой доля Казахстана, думаю, будет возрастать», – сказал В.Путин. – С.Г. ü 17 сентября Леонард Р. Дест (Leonard R. Dest) был назначен на должность президента компании International Launch Services (ILS), занимающейся маркетингом РН серий Atlas, «Протон», Athena и «Ангара». Прежний президент Уилбур К. Трафтон (Wilbur C. Trafton) ушел в отставку с поста президента ILS, получив предложение от другой компании. Дест начал работу в ILS в июне этого года в качестве вице-президента. До этого он работал в компании Hughes Space and Communications International в качестве вице-президента по международным коммерческим разработкам. – К.Л. |
Для возвращения в строй в конструкцию внесли 176 изменений. Запуск первоначально планировали на начало марта, но отложили после решения поменять двигатель второй ступени RL10-B2. Однако 5 мая 1999 г. дело снова закончилось аварией, когда при втором включении RL10-B2 проработал меньше секунды вместо запланированных 167 сек. Спутник связи Orion 3, построенный компанией Hughes для Loral, остался на низкой промежуточной орбите, на которой не способен выполнить задачу.
В этом полете должна была получить «сертификат соответствия» новая криогенная верхняя ступень, впервые примененная на «Дельтах». Эта ступень, которую не смогли проверить в первом полете, отличается одиночным двигателем RL10-B2 компании Pratt&Whitney с раздвижным сопловым насадком разработки компании Snecma. Согласно данным телеметрии, развертывание сопла, которое вызывало неприятности во время наземных испытаний, прошло успешно. Однако при повторном включении RL10-B2 разрушился (см. НК №10, 1999).
Для расследования аварий Boeing созвал комиссию независимых экспертов, изучающую процесс реализации компанией ракетных программ. Речь идет о строительстве ракет Delta, разработке последней ступени носителей, а также программе «Морской старт». Предполагается, что комиссия представит итоги и рекомендации осенью. Согласно заявлению руководства Boeing, в комиссию вошли высококлассные специалисты, имеющие отношение к разработке спутников и строительству носителей. Возглавила комиссию бывший министр ВВС США Шейла Уидналл, преподающая в Массачусеттском технологическом институте.
Стендовые огневые испытания двигателя RS-68 |
Пока комиссия проводит «разбор полетов», Boeing продолжает разработку семейства Delta 4, которое включает пять носителей с массой ПГ от 4173 кг до 13154 кг: средний, тяжелый и три коммерческие версии среднего варианта, известные сейчас как варианты Medium-plus. Так, в частности, его очень вдохновили стендовые испытания кислородно-водородного двигателя RS-68 тягой 300 тс, который будет установлен на центральном блоке (common booster core) носителей семейства. Специалисты Boeing поспешили поделиться своим успехом с российскими коллегами: «Мы вас догоняем. На горизонте уже видны ваши спины…».
В сентябре началось строительство сборочного комплекса площадью 3350 м2 в Пуэбло, Колорадо, – последней и самой современной инфраструктуры для обеспечения программы носителей Delta 4. В рамках финансирования проекта компания получила 1.5 млн $ от властей г.Пуэбло, а Boeing предоставит 150 рабочих мест на полную неделю сроком на пять лет начиная с августа 2000 г. Строительство и обустройство промзоны предполагается полностью закончить к марту 2000 г.
Начиная с первого квартала 2000 г., 4-метровые средние сегменты обтекателя ракет Delta 4, изготовленные в Хантингтон-Бич, будут поставляться в Пуэбло для окончательной сборки. На заводе будет также собираться верхняя ступень носителя средней (medium) грузоподъемности, а также компоненты для РН Delta 2 и -3.
На 80% завершено строительство нового предприятия площадью 140 тыс м2 в Декатуре, Алабама, для производства центрального блока – главного компонента Delta 4. До настоящего времени там работало 300 наемных рабочих. К концу года это число возрастет вдвое. Здесь производятся части первой ракеты Delta 4, которая будет
использована для огневых стендовых испытаний. Ракета будет поставлена в Космический центр им.Стенниса, Миссисипи, для испытаний в марте 2000 г.
На заводе в Хантингтон-Бич Boeing размещает руководство программы Delta 4, инженерно-технический персонал и некоторые производства. Отделение Rocketdyne Propulsion & Power разрабатывает и производит двигатель RS-68 в Канога-Парке, Калифорния. Завод компании в Эль-Пасо, Техас, будет производить электрические компоненты.
По материалам LMA, Boeing и ИТАР-ТАСС
31 августа компания Boeing сообщила о том, что разрабатывает новый вариант ракеты-носителя Delta 2 для запуска в начале 2001 г. инфракрасного космического телескопа SIRTF, который будет исследовать происхождение Вселенной – четвертого и последнего элемента в программе NASA «Великие обсерватории» (Great Observatories). Работы идут в рамках программы среднего одноразового носителя (Medium Expendable Launch Vehicle System). Программой SIRTF руководит Лаборатория реактивного движения JPL в Пасадене, Калифорния. Двухступенчатая РН Delta 2 будет оснащена большими стартовыми твердотопливными ускорителями (СТУ) тягой 62.5 тс каждый, применяемыми на носителе Delta 3. С использованием девяти таких СТУ масса полезного груза, выводимого РН Delta 2, будет увеличена до 2064 кг – на 10% больше традиционного варианта ракеты. Девять СТУ диаметром 117 см с носителя Delta 3 заменят девять ускорителей диаметром 101 см, смонтированных вокруг первой ступени Delta 2. «В прошлом компания Boeing увеличивала грузоподъемность РН Delta 2, идя навстречу требованиям заказчиков, – сказал Даррил Ван Дорн (Darryl Van Dorn), руководитель отделения коммерческих носителей и ракет NASA. – Эту традицию продолжает разработка нынешнего варианта повышенной грузоподъемности». Ракета Delta 2 вывела на орбиту 79 научно-технических КА с 98%-ной надежностью. Только в этом году она успешно запустила Mars Polar Lander/Deep Space 2, Stardust, Landsat 7 и FUSE. Delta 2 производится в Хантингтон-Биче, Калифорния, и окончательно собирается в Пуэбло, Колорадо. Ракета оснащена двигателем RS-27A, изготавливаемым отделением Rocketdine в Канога-Парке, Калифорния. Стартовая группа «Дельты» на Воздушной станции «Мыс Канаверал», Флорида, осуществляет координацию запусков. Компания Alliant Techsystems (Магна, Юта) изготавливает СТУ с графитовыми корпусами для РН Delta 2 и -3. Компании Aerojet и AlliedSignal, базирующиеся в Тетерборо, Нью-Джерси, производят двигатель второй ступени и систему управления полетом соответственно. По материалам компании The Boeing |