Япония запускает спутник двойного назначения для оптической ретрансляции данных. NSF.

написано Уильямом Грэмом, 28 ноября 2020 г.

Ведущее изображение: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. / JAXA
Ведущее изображение: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. / JAXA

Японская Mitsubishi Heavy Industries запустила в воскресенье, 29 ноября, ракету H-IIA для выведения сверхсекретного спутника связи поддержки разведывательных и научных программ страны.

Старт произошел в начале двухчасового окна, которое открылось в 16:25 по местному времени (07:25 UTC или 02:25 EST) из Космического центра Танегасима.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка спутника оптической ретрансляции данных в этой миссии будет использоваться для ретрансляции данных, собранных японским флотом спутников для сбора информации (IGS), включая как оптические, так и радиолокационные разведывательные космические аппараты, и передачи данных на Землю для анализа. Это совместная миссия с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), которое также будет использовать космический аппарат для сбора данных с научных спутников на низкой околоземной орбите.

Новый спутник заменяет Kodama, или спутник для тестирования ретрансляции данных (DRTS), который был запущен в 2002 году и оставался в эксплуатации в течение 15 лет, прежде чем был выведен из эксплуатации в августе 2017 года. В то время как Kodama был разработан для обеспечения высокоскоростной связи через обычный S-диапазон и связи в Ka-диапазоне, у нового спутника добавлены системы оптической связи для дальнейшего увеличения пропускной способности.

На спутнике установлена система связи с использованием лазера (LUCAS) JAXA, которая использует инфракрасный луч для передачи данных между космическими аппаратами со скоростью до 1,8 гигабит в секунду (Гбит/с).

Спутник-ретранслятор будет расположен на геостационарной орбите высоко над экватором. Спутники на низкой орбите, такие как IGS и гражданские миссии Advanced Land Observation Satellite (ALOS), смогут связываться с ним как минимум на половине каждой орбиты, если ретранслятор не скрыт от них за Землей. Это позволяет возвращать данные более быстро и последовательно, чем ожидание, пока космический корабль совершит короткие пролеты над наземными станциями, и устраняет необходимость в обслуживании многих станций по всему миру для этой цели.

JAXA разработала спутники нового поколения ALOS-3 и -4 для исследования Земли и наблюдения, чтобы максимально использовать возможности, предоставляемую LUCAS. Ожидается, что первый из этих спутников будет запущен уже в 2021 году.

Были раскрыты некоторые подробности военной роли ретранслятора, хотя реализация оптической связи — либо через LUCAS, либо через отдельную специализированную военную систему на борту того же спутника — обеспечила бы аналогичный прирост способности возвращать изображения более быстро.

Поскольку технические детали этих спутников остаются засекреченными, неясно, оборудованы ли спутники IGS, уже находящиеся на орбите, для оптической связи или новый ретранслятор несет дополнительно устаревшую полезную нагрузку для обеспечения обычных каналов S- или Ka-диапазонов.

Ракета-носитель

В миссии использовался H-IIA F-43, ставший 43-м полетом японской «рабочей лошадки» H-IIA и 59-м запуском в целом для семейства H-II. Первый полет состоялся в феврале 1994 года. H-II была первой полностью японской ракетой на жидком топливе — более ранние NI, N-II и HI были разработаны на основе лицензионных ракет Delta, построенных в США, и включают японские компоненты и технологии.

Ракета H-IIA 202 стартует со стартовой площадки у обрыва в Космическом центре Танегасима, Япония. (Источник: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd./JAXA)
Ракета H-IIA 202 стартует со стартовой площадки у обрыва в Космическом центре Танегасима, Япония. (Источник: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd./JAXA)

H-II был быстро заменен H-IIA, в который были включены новые ускорители, улучшенные двигатели и другие усовершенствования, направленные на снижение затрат и повышение надежности. H-IIA дебютировал в августе 2001 года. Третья модификация, H-IIB, была получена из H-IIA, чтобы обеспечить доставку на орбиту тяжелого транспортного корабля H-II (HTV или Kounotori), японского грузового корабля первого поколения, используемого для пополнения запасов Международной космической станции и прекратившего свою службу в августе 2020 года.

На сегодняшний день H-IIA успешно завершила все свои 42 запуска, кроме одного. Единственный отказ был результатом отказа твердого ракетного ускорителя в 2003 году, что привело к потере пары разведывательных спутников IGS. С тех пор ракета отлично послужила, выполняя миссии японского правительства, включая военные спутники и научные миссии JAXA, а также обеспечивая контракты на коммерческий запуск и запуск миссии Аль-Амаль Объединенных Арабских Эмиратов на Марс в июле 2020 года.

Несмотря на свой успех, H-IIA приближается к концу своей службы, и ожидается, что новый H-III совершит свой первый полет в 2021 году. В ожидании успешного ввода в эксплуатацию H-III H-IIA планируется списать в 2023 году. H-III — это эволюция проектов H-IIA и H-IIB, направленная на обеспечение большей производительности и снижение стоимости доступа Японии в космос. Перед уходом на пенсию у H-IIA есть напряженный манифест.

Запуск

Запуск H-IIA осуществляется с пускового комплекса Ёсинобу в Космическом центре Танегасима, расположенном на острове Танегасима, у южного побережья Кюсю. Комплекс Ёсинобу состоит из двух стартовых площадок, имеющих общую зону подготовки, включая здание для вертикальной сборки ракет.

Access restricted
Access to this video has been restricted by its creator

Площадка 1 изначально была построена для ракеты H-II и преобразована для использования H-IIA, а площадка 2 была добавлена в качестве резервной для H-IIA, но вместо этого использовалась для миссий H-IIB.

После сборки в VAB, H-IIA F-43 был перемещен на стартовую площадку на своей мобильной стартовой платформе рано утром в воскресенье, 29 ноября по местному времени.

Для этой миссии H-IIA стартовал в конфигурации 202, наиболее часто используемой версии H-IIA. Он отличается от более мощной конфигурации 204 использованием двух (вместо четырех) твердотопливных ракетных ускорителей SRB-A3, прикрепленных к первой ступени.

Раньше использовались две промежуточные конфигурации, 2022 и 2024 — с двумя двигателями SRB-A и двумя или четырьмя бустерами Castor-4AXL меньшего размера. Они были списаны после того, как ускорители SRB-A H-IIA были модернизированы до улучшенной версии SRB-A3, которая увеличила грузопдъемность до такой степени, что промежуточные версии больше не требовались.

H-IIA представляет собой двухступенчатую ракету-носитель, в котором на обеих ступенях используются криогенное топливо: жидкий водород и жидкий кислород. Первая ступень приводится в действие одним двигателем LE-7A, с твердотопливными ускорителями SRB-A3, прикрепленными к каждой стороне, чтобы обеспечить дополнительную тягу на ранних этапах полета. Вторая ступень использует двигатель LE-5B и может перезапускаться несколько раз в полете.

Согласно японской терминологии, отрыв происходит на отметке X-0 в обратном отсчете — аналогично отметкам T-0 или H-0, используемым в других странах. Возгорание первой ступени происходит за несколько секунд до этого, когда твердотопливные ракетные двигатели загорелись в точке X-0, чтобы поднять H-IIA F-43 в небо над Танегасимой. Очистив стартовую площадку, H-IIA начинает серию маневров, чтобы установить правильный азимут (компасный курс) для наклонения своей целевой орбиты.

Ракета H-IIA 202 на старте перед миссией IGS-Optical 6 в феврале 2018 г. (Фото: Билл Ингаллс/НАСА)
Ракета H-IIA 202 на старте перед миссией IGS-Optical 6 в феврале 2018 г. (Фото: Билл Ингаллс/НАСА)

В этом полете H-IIA взял курс на восток, нацелившись на геопереходную орбиту.

В течение первых 98 секунд полета главный двигатель LE-7A и два ускорителя SRB-A3 работали вместе, поднимая H-IIA через плотные нижние области атмосферы Земли. Затем двигатели SRB-A3 сгорели, израсходовав все топливо, и примерно через 10 секунд израсходованные ускорители отделились. H-IIA использует гидравлические приводы для сброса ускорителей, при этом LE-7A продолжает работать самостоятельно после того, как твердотельные двигатели отделились.

Следующей важной вехой стало отделение обтекателя полезной нагрузки от носовой части ракеты, ожидаемое вскоре после 4-х минутной отметки в миссии. Обтекатель представляет собой носовой обтекатель, который закрывает полезную нагрузку H-IIA во время запуска, защищает его, пока ракета поднимается в атмосфере, а также обеспечивает оптимальный аэродинамический профиль ракеты.

Как только H-IIA достиг космоса, обтекатель больше не нужен, и его сбросили, чтобы убрать ненужную массу. Обтекатель разделяется на две половины, которые отделяются друг от друга и отваливаются от ракеты.

В типичной миссии H-IIA первая ступень горит около 6 минут 30 секунд перед тем, как выключить двигатель и начать последовательность разделения ступеней. После отключения первой ступени ракета продолжает двигаться по инерции в течение 8 секунд перед разделением на две ступени. Через шесть секунд после отделения двигатель второй ступени ЛЭ-5Б загорится и начнет свое первое включение.

Время событий миссии, следующих за включением второй ступени, может значительно различаться от миссии к миссии, и, поскольку график не был опубликован до этого запуска, предыдущие миссии должны использоваться в качестве руководства для того, что может произойти.

Аль-Амаль приближается к завершению запуска второй ступени ракеты H-IIA. (Источник: Мак Кроуфорд для NSF / L2)
Аль-Амаль приближается к завершению запуска второй ступени ракеты H-IIA. (Источник: Мак Кроуфорд для NSF / L2)

Ожидается, что на второй ступени потребуется два или три включения для выхода на геопереходную орбиту. Миссия с двумя включениями будет видеть, что вторая ступень срабатывает в течение 5-6 минут при первом запуске, чтобы достичь начальной парковочной орбиты, с 11-12 минутной паузой перед вторым включением — примерно на 3 минуты — для размещения спутника. на запланированную переходную орбиту. Согласно этому профилю, отделение космического корабля можно ожидать после окончания второго включения — менее чем через 30 минут после старта.

Альтернативный профиль с тремя включениями будет иметь более короткое первое горение и более длительное второе горение, чем с профилем с двумя включениями, при этом миссия входит в расширенную фазу выбега после завершения второго горения. После полета по инерции в течение примерно 4 часов будет произведено короткое третье включение, чтобы поднять перигей — или самую низкую точку — орбиты развертывания, уменьшая количество топлива, которое спутнику необходимо сжечь, чтобы достичь своей конечной геостационарной орбиты.

Этот запуск был четвертым — и, вероятно, последним — в Японии в 2020 году. Он последовал за запусками H-IIA в феврале с оптическим разведывательным спутником IGS и в июле с миссией Аль-Амаль ОАЭ на Марс, а также за последним полетом H-IIA. Ракета IIB, которая в мае совершила запуск HTV по пополнению запасов на Международную космическую станцию.

Япония еще не объявила, какой будет следующая миссия H-IIA; однако в следующем году ожидается несколько стартов, включая замену спутника для навигационной системы QZSS, коммерческий запуск британской коммуникационной компании Inmarsat и еще одну миссию IGS.

Первоисточник:

Япония запускает спутник двойного назначения для оптической ретрансляции данных. NSF., image #5
34 views·1 share