Atlas V запускает два экспериментальных военных спутника в рамках миссии USSF-12. NSF⁠⁠

Автор Уильям Грэм 1 июля 2022 г.

Первоисточник:

Atlas V стартует с площадки SLC-41 в ходе миссии USSF-12. Предоставлено: Стивен Марр для NSF

В пятницу вечером United Launch Alliance вывел пару демонстрационных полезных нагрузок Space Force на геостационарной орбите. Миссия USSF-12 стартовала с мыса Канаверал в 19:15 по восточному поясному времени (23:15 UTC) в пятницу после 24-часовой задержки с четверга из-за погодных условий, а также дополнительных погодных задержек в пятницу.

United States Space Force 12 (USSF-12) состоит из двух спутников, которые помогут Space Force тестировать и разрабатывать системы для будущих космических миссий национальной безопасности. Спутник с широким охватом (WFOV) будет тестировать инфракрасный датчик, который будет использоваться на спутниках обнаружения ракет следующего поколения, в то время как кольцо USSF-12 использует EELV Secondary Payload Adapter (ESPA) для размещения дополнительных исследовательских полезных нагрузок для программы космических испытаний.

WFOV будет управляться Space Force’s Space Systems Command. Он был построен дочерней компанией Boeing, Millennium Space Systems, на базе платформы Aquila M8 и имеет массу около 3000 кг. Он несет 200-килограммовую инфракрасную систему формирования изображений Wide Area Six-Degree Payload (WASP), созданную L3Harris Technologies.

Спутники обнаружения ракет и раннего предупреждения играют жизненно важную роль в обороне Соединенных Штатов и их союзников. Эти стражи постоянно наблюдают за планетой с помощью мощных инфракрасных датчиков, настроенных на обнаружение выхлопных газов ракет. Их первая обязанность состоит в том, чтобы обнаружить факт запуска, прежде чем отслеживать ракету, чтобы определить ее курс и определить тип выпущенной ракеты.

Использование датчиков космического базирования позволяет максимально быстрое возможное предупреждение о приближающейся ракете, давая время для применения защитных мер предосторожности и контрмер против угрозы, а также для проведения ядерной контратаки в случае необходимости.

США начали экспериментировать со спутниками обнаружения ракет в рамках программы противоракетной обороны (MIDAS) начала 1960-х годов, в которой использовались спутники на низкой околоземной орбите. На смену ему пришла геостационарная интегрированная система раннего предупреждения о ракетном нападении (IMEWS), позже переименованная в Программу поддержки обороны (DSP). Всего в период с 1970 по 2007 год было развернуто 23 спутника DSP, которые служили глазами американской сети противоракетной обороны на протяжении большей части холодной войны.

В 2011 году DSP начали заменять космической инфракрасной системой текущего поколения (SBIRS). Пять спутников SBIRS в настоящее время находятся на геостационарной орбите, и вскоре к ним присоединится шестой: он станет полезной нагрузкой для следующей миссии Atlas V после пятничного запуска, который в настоящее время должен стартовать в конце июля. SBIRS дополняет эти спутники датчиками, размещенными на спутниках Национального разведывательного управления (NRO) на эллиптических орбитах «Молния», чтобы обеспечить лучший охват полюсов Земли.

Ожидается, что запуск SBIRS-GEO-6 в июле станет последним для этой программы, и ее заменит система следующего поколения Overhead Persistent Infrared (NG-OPIR). Первый запуск NG-OPIR в настоящее время намечен не ранее 2025 года, но он будет уточняться по мере продолжения разработки.

Спутник WFOV во время предстартовых испытаний. (Предоставлено: Millennium Space Systems)

Миссия WFOV является важным этапом для программы NG-OPIR, поскольку она обеспечит тестирование сенсорных систем на орбите, чтобы помочь снизить риски, связанные с новыми технологиями и методами эксплуатации, разрабатываемыми для проекта NG-OPIR. Основная цель WFOV — продемонстрировать, что его датчик может одновременно выполнять стратегическую задачу — следить за пусками ракет в поле зрения — и при этом фокусироваться на более узких целях, имеющих тактическое значение. При этом он продемонстрирует методы и алгоритмы, которые будут иметь жизненно важное значение для успеха будущих миссий NG-OPIR.

WFOV не является частью группировки Tracking Layer Агентства космического развития, еще одной экспериментальной системы обнаружения ракет, которую планируется запустить в ближайшем будущем и которая включает в себя несколько спутников под названием Wide Field of View. Учитывая, что L3Harris, производитель инфракрасной полезной нагрузки USSF-12 WFOV, является генеральным подрядчиком для четырех спутников Tracking Layer, вполне вероятно, что будут некоторые сходства и потенциально совместное оборудование.

В отличие от WFOV, было обнародовано несколько подробностей о кольце USSF-12, за исключением использования в нем движущегося кольца ESPA, разработанного Northrop Grumman. Спутник будет эксплуатироваться US Department of Defense, агентством при Министерстве обороны США, которое занимается исследованиями и разработками новых космических систем для будущего военного применения. Предыдущие космические корабли, созданные на основе ESPA, развернули дополнительные субспутники после запуска, хотя неясно, будет ли это частью миссии USSF-12 Ring.

Двигательное кольцо ESPA компании Northrop Grumman, похожее на то, что запущено на USSF-12, готовится к запуску с миссией USSF-106 не ранее 2023 года. (Источник: Northrop Grumman)

Миссия USSF-12 стартовала на борту ракеты Atlas V, управляемой United Launch Alliance (ULA). Atlas V, впервые совершивший полет в 2002 году, был рабочей лошадкой для военных и научных космических миссий правительства США в течение первых двадцати лет службы. Первоначально разработанный Lockheed Martin для программы Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) ВВС США, Atlas был выбран для разработки вместе с Boeing Delta IV, который теперь также эксплуатируется ULA.

Программа EELV была направлена на закупку новых ракет для замены более ранних версий Atlas и Delta, которые тогда находились на вооружении, а также семейства ракет Titan. С тех пор он был передан Space Force и переименован в National Security Space Launch (NSSL), чтобы отразить появление многоразовых ракет, таких как Falcon 9 и Heavy от SpaceX, в последние годы.

В настоящее время ULA разрабатывает новую ракету Vulcan, которая заменит Atlas V и Delta IV. В настоящее время ожидается, что она дебютирует в конце этого года и является одной из двух ракет, выбранных для следующего этапа программы NSSL наряду с Falcon.

Сам Atlas V представляет собой двухступенчатую ракету с первой ступенью Common Core Booster (CCB) и разгонным блоком Centaur. Различные конфигурации различаются количеством навесных твердотопливных двигателей (SRM), которые усиливают первую ступень на начальном этапе полета, размером обтекателя полезной нагрузки ракеты и количеством двигателей на ступени Centaur. Для USSF-12 Atlas летал в своей конфигурации 541, что означает пятиметровый обтекатель полезной нагрузки, четыре твердотопливных ракетных двигателя и однодвигательный Centaur (SEC).

Atlas V на площадке SLC-41 перед запуском. (Предоставлено: Стивен Марр для NSF)

Это вторая по мощности версия из летавших конфигураций Atlas V, которая позволит Centaur выводить свои полезные нагрузки непосредственно на окологеостационарную орбиту. Уникальный бортовой номер ракеты, которая будет выполнять миссию USSF-12, — AV-094.

Atlas стартовал с космодрома 41 (SLC-41) на базе Space Force на мысе Канаверал. Первоначально стартовая площадка ракет Titan, SLC-41 стала домом для Atlas V на восточном побережье с момента его появления и должна продолжать эксплуатироваться ULA в течение десятилетий, поскольку компания переходит на Vulcan. AV-094 был установлен на мобильной пусковой платформе внутри Вертикального интеграционного комплекса (VIF), а затем выкатился на стартовую площадку для старта.

Common Core Booster оснащен одним двигателем РД-180. Он включился на отметке T-1 секунды обратного отсчета, а старт произошел на T+1 секунду. Четыре твердотопливных ускорителя GEM-63 работают вместе с РД-180 в течение первых 98 секунд полета, обеспечивая дополнительную тягу при подъеме Atlas через плотные нижние слои атмосферы Земли.

После старта AV-094 начал серию маневров по тангажу и рысканию, чтобы выйти на геостационарную орбиту. Первый из них произошел через 6,9 секунды полета, когда ракета взяла курс на восток, чтобы минимизировать наклон своей орбиты. Ракете потребовалось около 57,8 секунды, чтобы достичь 1 Маха, скорости звука. Менее чем через десять секунд AV-094 прошел через зону максимального динамического давления Max-Q.

Хотя SRM горят всего около 98 секунд, после выгорания они оставались прикрепленными примерно десять секунд. По прошествии одной минуты 48 секунд отработавшие ускорители отделились и отвалились от ракеты.

Atlas V 541 взлетает с SLC-41 в рамках миссии GOES-T в марте 2022 года. (Источник: Стивен Марр для NSF)

Через три минуты и 26 секунд после старта был сброшен обтекатель полезной нагрузки, закрывающий спутники и разгонный блок Centaur и обеспечивающий защиту во время набора высоты через атмосферу.

РД-180 продолжал питать CCB до отключения разгонного двигателя (BECO) на отметке четыре минуты 24 секунды миссии. В BECO CCB выключает двигатель, готовясь к разделению ступеней, которое происходит через шесть секунд. Двигатель Centaur RL10C-1 начинает свою предстартовую последовательность, зажигаясь через десять секунд после отделения, чтобы начать первое из трех запланированных включений.

В то время как первая ступень сжигает керосин RP-1 и жидкий кислород (LOX), Centaur использует криогенный жидкий водород и LOX. Его первый запуск длится шесть минут и 18 секунд, в результате чего разгонный блок и полезная нагрузка выводятся на начальную парковочную орбиту. Через двенадцать минут и 15 секунд спустя он перезапускается для второго включения, запуская двигатель на пять минут и 28 секунд, чтобы достичь геопереходной орбиты (GTO).

Для многих запусков GTO является конечным пунктом назначения ракеты, а затем высвобождаются полезные нагрузки, которые отправляются на свои рабочие орбиты. Однако во время пятничной миссии дополнительная мощность, обеспечиваемая ракетой Atlas V 541, позволяет осуществить прямой вывод на геостационарную орбиту. Для этого требуется произвести третий запуск в апогее — или высшей точке — переходной орбиты, поэтому миссия входит в расширенную фазу свободного полета продолжительностью пять часов, 15 минут и 12 секунд.

Последнее включение Centaur длится две минуты и 26 секунд, при этом орбита становится круговой, а ее наклон обнуляется. Через три минуты и 16 секунд после завершения WFOV был выведен на окологеостационарную орбиту с перигеем 36 106 км (22 435 миль, 19 496 морских миль), апогеем 36 168 км (22 473 миль, 19 529 морских миль) и наклонением 0,0 градуса. Как только WFOV отделился, Centaur переориентировался и сбросил адаптер-ускоритель.

Кольцо USSF-12 разделилось на орбиту высотой 36 167 на 36 323 км (22 473 x 22 570 миль, 19 529 x 19 613 морских миль) через 15 минут и 45 секунд после развертывания WFOV. Примерно через 26 минут и 20 секунд Centaur выполнит продувку, чтобы сбросить давление в баках и снизив риск взрыва на орбите, поскольку вывод ступени с орбиты невозможен с профилем миссии в пятницу. Стартовая миссия официально завершится через семь часов шесть минут и 41 секунду.

Пятничный запуск является четвертым в 2022 году для United Launch Alliance и его ракеты Atlas V, после шести недель до дня после успешного старта предыдущего запуска ракеты, миссии OFT-2 для космического корабля Boeing Starliner. USSF-12 должен был быть запущен раньше, чем Starliner, но был отложен с запланированной даты запуска в апреле по запросу Space Forcr по нераскрытым причинам.

Следующая запланированная миссия ULA Atlas V также внесет свой вклад в потенциал противоракетной обороны Америки, поскольку она должна развернуть спутник SBIRS-GEO-6: последний запланированный член группировки обнаружения ракет SBIRS текущего поколения. Этот запуск в настоящее время намечен на 31 июля.

Первоисточник: