Из последних сил на орбиту

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:

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 диапазоне 5 МГц и имеет 64 канала WCDMA. Технологически эта система связи базируется на коммерческой связи 3G, конечно же, с военными доработками.

Интересной особенностью спутников являются антенны из позолоченной проволоки.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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 ^[1]. 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 ^[2], статья об аварии ^[3] на spaceflight101
2. Тема на форуме журнала «Новости космонавтики» ^[4]
3. Посты о MUOS 5 ^[5] в блоге любительской станции слежения за спутниками
4. Посты (раз ^[6], два ^[7]) с параметрами орбиты

Другие публикации о космических происшествиях по тегу «космические происшествия» ^[8]

Автор: lozga

Источник ^[9]