Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Из последних сил на орбиту
lozga
01.jpg

Техника ломается у всех. Сейчас над нашими головами пытается выбраться на геостационарную орбиту американский военный спутник связи MUOS 5, основной двигатель которого вышел из строя в первые дни после запуска. Инженеры не сдаются и пытаются все-таки вывести его на нужную орбиту, используя маломощные двигатели ориентации. А мы с вами можем следить за этой космической драмой.

Немного о спутнике


MUOS 5 - это пятый по счету спутник системы военной связи Mobile User Objective System. Геостационарные спутники вместе с наземными станциями обеспечивают связь по всему миру:

02.jpg

Четыре спутника MUOS уже работают по назначению, а пятый должен был выйти в позицию над Индийским океаном (72° E) и служить в качестве резервного. Legacy UFO на картинке - старые спутники системы Ultra High Frequency Follow-On. Спутник системы MUOS работает в диапазонах 300-320 и 360-380 МГц и имеет 64 канала WCDMA с шириной канала 5 МГц. Технологически эта система связи базируется на коммерческой связи 3G, конечно же, с военными доработками.

03.jpg

Интересной особенностью спутников являются антенны из позолоченной проволоки.

04.jpg

Меньшая, диаметром 5,4 метра используется для устаревших сетей связи (292-318МГц), а 14-метровая антенна обеспечит в десять раз большую пропускную способность.

05.jpg

Масса одного спутника составляет 6740 кг. Общая стоимость программы MUOS оценивается в $7,7 млрд.

Запуск, полет и авария


MUOS 5 был запущен 24 июня на самой грузоподъемной версии ракеты-носителя Atlas V - 551. Короткое видео пуска:



Длинное:



Разгонный блок "Центавр" вывел спутник на геопереходную орбиту 3903х35654 км с наклонением 19°. Астрономы-любители даже смогли сфотографировать разгонный блок и спутник вскоре после разделения. Размытое пятно на снимке - дренаж баков разгонного блока от топлива, окислителя и газа наддува, чтобы "Центавр" не взорвался в космосе.

06.jpg

С геопереходной орбиты MUOS 5 должен был разогнаться на ~1400 м/с и поднять перицентр (нижнюю точку орбиты) до ~36000 км. Сравнительно небольшая тяга маршевого двигателя означала, что это нужно будет делать в несколько этапов.

07.jpg

Первые пять дней все шло хорошо. Орбита поднялась до 15249х35710 км, а наклонение уменьшилось до 9,8° (для того, чтобы выйти на геостационарную орбиту наклонение нужно обнулить). Астрономы-любители фиксировали мерцание спутника с периодом 5 минут, что характерно для нормального вращения на геопереходной орбите спутников на платформе А-2100 компании Lockheed Martin. До цели, геостационарной орбиты, оставалось всего 600-700 м/с, но в районе 5 июля изменение орбиты спутника прекратилось, а уже 8 июля на новостных сайтах появилась информация об аварии маршевого двигателя спутника. MUOS 5 оказался в большой беде.

08.jpg

Что случилось?


В официальном сообщении ВМФ США, который является заказчиком системы, говорится о полном отказе маршевого двигателя, но непосредственная причина аварии не называется. Что мы знаем о двигателе MUOS 5? Как это ни удивительно - немало. На спутнике стоит маршевый двигатель BT-4 производства японской фирмы IHI Aerospace.

09.jpg

При массе 4,5 кг и длине 0,65 метра BT-4 имеет тягу 46 кг и работает на топливной паре гептил-амил. Двигатель хорошо себя показал на множестве геостационарных спутников и ставится на грузовой корабль Cygnus, который летает к МКС.

10.jpg

Последняя авария этого двигателя, судя по имеющейся в Интернете информации, произошла в 2010 году - тогда спутнику AEHF-1 (тоже американскому, военному и связному) понадобилось больше года, чтобы добраться до геостационарной орбиты.

Как MUOS 5 может добраться до геостационарной орбиты?


К сожалению, у MUOS 5 нет электрореактивных (ионных, плазменных) двигателей, на которых он мог бы, пусть и медленно, но довольно эффективно добираться до геостационарной орбиты. Единственное, что у него осталось - это двигатели системы ориентации - 12 MR-103G тягой 100 грамм каждый и 6 MR-106L тягой 2,2 кг каждый. Двигатели ориентации направлены в разные стороны, поэтому использоваться для подъема орбиты в один момент может только часть из них. Еще одна проблема - в отличие от BT-4, который работает на топливной паре гептил-амил, двигатели ориентации работают на термическом разложении только гептила. Это проще, но такие двигатели имеют меньший удельный импульс и потратят больше топлива на разгон на те же 600-700 м/с. Хуже того, окислитель амил в спутнике теперь ничем не может использоваться, и его придется тащить мертвым грузом, тратя еще дополнительное топливо на его разгон.

Что происходит сейчас?


По сообщениям астрономов-любителей спутник появляется позже, чем ему положено по параметрам орбиты. Значит, он маневрирует, пытаясь поднять орбиту на маломощных маневровых двигателях. Делать это придется очень долго, при общей продолжительности витка в 940 минут после маневра он появляется позже всего на ~400 секунд, что говорит об очень небольшом приращении скорости. Очевидно, раз спутник не объявлен потерянным, то инженеры все-таки надеются вытащить его на геостационарную орбиту. Но за это придется дорого заплатить - повышенный расход топлива означает серьезное сокращение срока службы MUOS 5 на геостационарной орбите. Из-за воздействия Луны там приходится постоянно тратить топливо, чтобы остаться в нужной точке стояния, а когда топливо кончается, спутник уходит на орбиту, непригодную для использования.

Если вас заинтересовала драма MUOS 5, то вы можете следить за его параметрами орбиты, например, тут. Увеличение высоты перигея означает, что спутник меняет орбиту. Если (когда) он окажется на орбите ~35500х36000 км с наклонением ~5° (параметры взяты у спутника MUOS 4 и должны быть типичными для группировки), то только тогда его долгая и трудная дорога будет закончена успешно.

Источники:

  1. Данные о спутнике, статья об аварии на spaceflight101

  2. Тема на форуме журнала "Новости космонавтики"

  3. Посты о MUOS 5 в блоге любительской станции слежения за спутниками

  4. Посты (раз, два) с параметрами орбиты



attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «космические происшествия»


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Китайцы недавно провели экспериментальную дозаправку спутника в космосе. Могут ли американцы дозаправить MUOS-5 если он всё таки добредёт до своей точки стояния?

Если сделают спутник-танкер, то могут. Вообще, подобные танкеры могут быть оправданы для геостационарной орбиты - сейчас у спутников кончается топливо раньше, чем они ломаются.

Тут еще надо уточнять - есть ли куда "заправочный шланг" вставлять. Может конструктивно не предусмотрено. И опять же, топливо экзотическое может быть.


как человек из отрасли

скажу не нужно..
Если бы у Вас был сотовый телефон с батарейкой на 15 лет..
и Вам сейчас предложили поменять батарейку в Вашем телефоне 2001 года Вам бы этот телефон сильно бы понадобился для работы в следующие лет 5? (для музея да конечно :-)

я конечно диллетант , но по моему мнению чтобы заправлять спутник в космосе на него на Земле нужно ставить оборудование для приема топлива со спутника-танкера. На сколько я знаю ни один из существующих спутников на сегодняшний день не оборудован такими вещами. Значит о заправке ныне действующих спутников не может идти и речи.

Orbital ATK сейчас разрабатывает систему как раз для подобных случаев. Только там идея немного другая. Специальный спутник-ремонтник захватывает поломавшийся спутник и тащит его куда надо. Затем отпускает или если нужно дальше управляет им держа "за шкирки". Первый запуск обещают в 2018.

https://www.youtube.com/watch?v=H8pKF6G7Jp4

Правда MUOS-5 может быть слишком тяжел для этого. Кажется система расчитана на 3-4 тонные спутники.

Спасибо. Очень интересно.

И вот совпадение: оба раза- военные спутники!

Будем надеяться, не получится.

А разница? 4 уже летают, система развернута

> говорится о полном отказе маршевого двигателя, но непосредственная причина аварии не называется

Наверно дисфункция, а не полный отказ. Двигатель может быть функциональным, а программа или электроника для управления им может быть повреждена или разрушена. Амы элегантно и ненавязчиво сделали японцев крайними.

а стоимость минуты там ФАНТАСТИЧЕСКАЯ!!

имеем 16 лучей по 4 канала в каждом итого 64 разговора одновременно или 32 пары разговоров между бойцами..
если они будут говорить одновременно и непрерывно все 15 плановых лет на орбите то даже забыв про операционные расходы по содержанию наземного комплекса имеем 30 Долларов за минуту разговора..

а если , взять реальное количество минут, которое выговаривают бойцы, то думаю стоимость минуты будет под 10 тысяч долларов..

Это не даже не золотые слова, а брильянтовые :-)

а вы поинрерисуйтесь у старых военных связистов учавствовавших в учениях Варшавского договора , сколько стоила аренда каналов связи. Там цифры сопоставимые получатся. А еще можно вспомнить суда Связи которые болтались в мировом океане обеспечивая связь по полгода. Поверьте это было намного дороже.

Edited at 2016-08-15 08:12 (UTC)

Re: а стоимость минуты там ФАНТАСТИЧЕСКАЯ!!

имеем 16 лучей по 4 канала в каждом итого 64 разговора одновременно или 32 пары разговоров между бойцами..

Умножаем на пять четыре получаем 128 пар разговоров на систему. А вот вдруг захочет поговорить сто двадцать девятая пара? Вот запасные каналы на резервном спутнике к вашим услугам! Вуаля! Как удобно!

Только это вся эта связь больше напоминает белые нитки, коими сшито прикрытие военных целей.

Re: а стоимость минуты там ФАНТАСТИЧЕСКАЯ!!

Хорошая связь может спасти много жизней и привести к победе. В таких вопросах стоимость вторична.

Да ладно ... С кем не бывает? Главное, чтобы по телевизору на Луну не летали и на марсоходах по Калифорнии не катались ...

Кто про что, а вшивый - про баню, вот уж воистину...

Срочно сообщите в "Эхо Москвы" и отдельно Юлии Латыниной.
Пусть напишут про запуск с четвертой попытки и крах капиталистической космонавтики

зачем его спасать, пусть погибает

вас и так спасать никто не будет. так и загнётесь в своём невежестве.

Низя
Жена главного ответственного за спутник сказала "ну сделай что-нибудь, ты же мужик !"
Вот он и старается.

Прочитал пост, накатал камент но зачем-то решил сначала почитать от других читалей. Не планируется ликбезного поста о дозаправке спутников в космосе?

  • 1
?

Log in