Сверхтяжелая ракета Falcon Heavy вывела на орбиту метеоспутник GOES-U
Сегодня тяжелая ракета-носитель Falcon Heavy компании SpaceX отправилась в свой 10-й полет. Во время юбилейного запуска она вывела на геопереходную орбиту метеорологический спутник GOES-U. До этого все спутники этой серии запускались на борту ракеты Atlas V, но благодаря Falcon Heavy срок их эксплуатации увеличится на пять лет — с 15 до 20 и более. Новый спутник поможет метеорологам и климатологам обнаруживать тропические циклоны, а с помощью компактного коронографа — сможет фиксировать корональные выбросы массы Солнца.
Серия из четырех тяжелых метеоспутников
В декабре 2008 года компания Lockheed Martin получила от НАСА и Национального управления по океанам и атмосфере NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) заказ на изготовление двух спутников (GOES-R и GOES-S) с возможностью продления сделки еще на два аппарата. Контракт был получен в рамках программы геостационарных спутников наблюдения за окружающей средой GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) — для проведения измерений атмосферы и поверхности Земли в целях прогнозирования погоды (как земной, так и космической) и метеорологических исследований.
По контракту фирма отвечала за проектирование, разработку и поставку спутников класса GOES-R, а также обеспечила поддержку перед запуском, в ходе пусковой кампании и в течение всего срока службы космического аппарата.
Заказанные спутники основаны на испытанной в полете геостационарной платформе A2100, которая использовалась для различных приложений, включая фиксированную и мобильную спутниковую связь, специализированные аппараты для съемки поверхности и навигации. Дебютировавшая в 1996 году платформа A2100 постоянно обновляется и использует самые современные технологии для обеспечения стабильной работы. Благодаря более совершенным целевым инструментам все они (включая только что запущенный GOES-U) предлагают в три раза больше каналов, в четыре раза лучшее разрешение и в пять раз большую скорость сканирование, чем была у предшественников.
Первый спутник новой серии (GOES-R) был запущен в ноябре 2016 году с помощью ракеты-носителя Atlas V. До запуска GOES-U группировка «свежих» метеоспутников включала GOES-R (переименован в GOES-16 и работает под обозначением GOES East) и GOES-T (переименован в GOES-18 и работает как GOES-West). GOES-S (запущен в марте 2018 года как GOES-17, с января 2023 года «поставлен на холд», работает в режиме ожидания). Данные с них используется для прогнозов погоды в реальном времени, что особенно важно во время природных катаклизмов, таких как ураганы.
По словам Джима Валенти, помощника директора программы спутников серии GOES-R в NOAA, помимо наличия дополнительных возможностей, время обновления «картинки» сократилось с 30 минут до 30 секунд. Все эти спутники работают круглосуточно и без выходных с минимальным простоем. Пэм Колдервуд, заместитель руководителя проекта GOES-U в Lockheed Martin, отметила, что «софтовая часть» бортовой системы космических аппаратов может обновляться без остановки наблюдения за погодой.
После запуска GOES-U будет переименован в GOES-19 и заменит GOES-16 в качестве основного спутника в точке стояния (GOES East уйдет в резерв). «Эти спутники настолько важны для США, что мы обязаны всегда иметь на орбите резервный аппарат на случай, если у нас возникнут проблемы с одним из действующих, либо на востоке, либо на западе, — сказал Валенти. — GOES-R переместится в точку стояния над центральной частью Соединенных Штатов. Он не будет вести активные наблюдения, но останется на орбите в готовности взять на себя полноценную работу, если у нас что-нибудь случится с каким-либо из аппаратов».
Место работы запущенного спутника будет находиться на круговой экваториальной орбите высотой 35 786 км. Как только он официально превратится GOES-Est, что, по словам Валенти, ожидается уже в апреле 2025 года, он будет расположен на 75,2 градуса западной долготы.
В поисках корональных выбросов массы
Одна из причин, по которой GOES-U возьмет на себя роль основного аппарата, заключается в том, что он несет новый прибор наблюдения за Солнцем под названием «Компактный коронограф» CCOR, который делает изображения самого внешнего слоя (короны) нашей звезды для обнаружения корональных выбросов массы. Не менее важны и остальные инструменты, такие как датчики солнечного ультрафиолетового излучения SUVI и экстремального ультрафиолетового и рентгеновского излучения EXIS.
«Известно, что поведение нашей звезды оказывает влияние на работу наземных энергосистем и спутников навигации, — говорит Колдервуд. — Бывали случаи, когда при мощных солнечных вспышках искажались маршруты авиакомпаний. Конечно, необходимо защищать от дополнительной радиации и экипаж Международной космической станции».
«[NOAA] тесно сотрудничает с компаниями, занимающимися энергосетями, спутниковой связью и навигацией, чтобы убедиться, что они осведомлены о последствиях солнечной бури, поскольку именно эти отрасли сильнее всего страдают от превратностей космической погоды», — сказал Валенти.
Для сбора больших объемов информации пришлось придумывать новые способы передачи данных. «Спутник на геостационаре способен запечатлеть одновременно миллионы молний, бьющих в атмосфере ежедневно. Эти данные надо не только зафиксировать, но сжать, передать и воспроизвести на Земле, — отметила Колдервуд. — Это буквально "тонны изображений". Мы придумали способ, который сможет зафиксировать события, возникающие и пропадающие со скоростью 500 раз в секунду».
Как прошел запуск
Эта миссия знаменует собой первый запуск спутника GOES с помощью ракеты Falcon Heavy. Предыдущие аппараты летали на ракете Atlas V, которая интегрировалась вертикально. Сейчас возник вопрос о стыковке спутника с ракетой, которая собирается горизонтально.
«Нам пришлось спроектировать приспособления, позволяющие пристыковать [к ракете] аппарат массой около пяти тонн (10 955 фунтов), — сказала Колдервуд. — Вместо того, чтобы насадить спутник на ракету сверху, как мы его и проектировали, пришлось подводить его сбоку. В результате процесс занял больше времени, поскольку мы имели дело с новой конфигурацией. Проверить все наши электрические соединения в таком положении было непросто».
Однако преимуществом Falcon Heavy являются более высокие энергетические характеристики, позволяющие уменьшить расход топлива бортовой двигательной установки спутника для «скругления» орбите с переходной на геостационарную. Джулианна Шейман, директор научных миссий НАСА в SpaceX, заявила на предстартовом брифинге, что это позволит сэкономить топливо и увеличить расчетный срок службы GOES-U. Расчетный срок службы спутников, которые запускались на ракете Atlas V, составлял 15 лет. Благодаря Falcon Heavy ожидается, что он вырастет до 20 лет и более.
В десятом по счету пуске Falcon Heavy летала с тремя совершенно новыми блоками первой ступени. Старт осуществлялся с пускового комплекса LC-39A Космического центра имени Кеннеди во Флориде. Боковые блоки (ускорители B1072 и B1086) после выполнения программы выведения вернулись к месту старта и совершили посадку в зонах LZ-1 и LZ-2 на мысе Канаверал. После ремонта они будут снова отправлены в полет либо как боковые блоки Falcon Heavy, либо их преобразуют в обычную первую ступень ракеты Falcon 9. Головной обтекатель, защищающий спутник при выведении, упал в море и был спасен.
Центральный блок B1087 в данном пуске не возвращали, так как дополнительное топливо в его баках использовалось для выведения спутника на более высокую орбиту. Именно таким образом удалось сэкономить ресурсы самого космического аппарата и увеличить срок службы.
