Falcon 9 запускает миссию NROL-85 для National Reconnaissance Office. NSF⁠⁠

Автор Уильям Грэм 17 апреля 2022 г.

Первоисточник:

Запуск Falcon 9 — прямая трансляция NSF

В воскресенье SpaceX запустила пару спутников наблюдения за океаном для National Reconnaissance Office (Национальное разведывательное управление) в рамках миссии NROL-85. Спутники стартовали с базы Space Force Ванденберг в 6:13 утра по тихоокеанскому времени (13:13 UTC). Для доставки спутников на орбиту использовался испытанный в полете Falcon 9, а первая ступень успешно вернулась в Ванденберг для посадки.

NRO Launch 85 (NROL-85) — это четвертая специализированная миссия Falcon 9, которую SpaceX выполнил для Национального разведывательного управления (NRO). NRO отвечает за эксплуатацию флота спутников США для сбора разведданных. Как и большинство миссий NRO, многие детали воскресного запуска и его полезной нагрузки являются секретной информацией.

SpaceX выполнила свою первую миссию для NRO с запуском NROL-76 в мае 2017 года, что стало тридцать третьим полетом Falcon 9 в целом и первым полетом ракеты для вооруженных сил США. Запуск NROL-108 последовал в декабре 2020 года, а последней миссией SpaceX от агентства стал NROL-87 в феврале этого года.

Миссия NROL-85 необычна тем, что целевая орбита запуска была опубликована заранее. Обычно эта информация считается очень конфиденциальной и остается засекреченной. Однако когда в 2018 году ВВС США выставили на торги контракт на запуск, в приложении к запросу предложений были указаны требования к доставке спутников по параметрам орбиты и точности.

Параметры орбиты требовали большой полуоси 7500,5 км с эксцентриситетом 0,0131, что соответствует орбите развертывания 1024 на 1220 км. В документе также указано наклонение целевой орбиты в 63,535 градуса и аргумент перигея 190,0 градуса.

Требования к точности допускают расхождение до 9,2 км по высоте перигея, 22,2 км по высоте апогея, 0,15 градуса наклонения и 5,0 градуса аргумента перигея.

Такая орбита используется группировкой спутников NRO под кодовым названием Intruder, части более широкой серии, известной как Naval Ocean Surveillance System (NOSS). Спутники запускаются и работают парами, прочесывая земные океаны в поисках радиопередач, которые они затем могут триангулировать, чтобы точно определить положение кораблей. Эти возможности позволяют NOSS отслеживать иностранные перевозки, особенно военно-морские силы потенциально враждебных стран.

NOSS выросла из более ранней программы под названием Poppy, партнерства между Военно-морской исследовательской лабораторией и NRO по спутникам электронной разведки (ELINT). Космический аппарат Poppy, запущенный в конце 1960-х - начале 1970-х годов, служил первооткрывателем группировки NOSS до того, как в 1976 году были развернуты первые специализированные спутники.

Эти спутники первого поколения носили кодовое название Parcae или White Cloud («Белое облако») и запускались группами по три на ракетах Atlas — сначала переделанных ракетах, а затем специально построенных Atlas-H — с небольшим твердотопливным разгонным блоком.

Девять групп из трех спутников, которые наблюдатели часто называют триадами, были запущены в период с 1976 по 1984 год, причем один из них был потерян в результате неудачного запуска в 1980 году. Серию спутников второго поколения начали запускать в 1990 г., сохранив трехспутниковую компоновку.

Титан IV запускает полезную нагрузку NRO с SLC-4E на авиабазе Ванденберг 19 октября 2005 года. Эта же площадка позже стала стартовой площадкой Falcon 9 на западном побережье и именно с нее стартует NROL-85. Предоставлено: ВВС США.

Они были значительно тяжелее и выводились на орбиту на борту ракет-носителей Titan IV. Были запущены четыре триады второго поколения, третий запуск также потерпел неудачу. Последняя триада была запущена в мае 1996 года Титаном IV(403)A, стартовавшим с базы ВВС Ванденберг.

Спутники Intruder («Нарушители») представляют собой третье поколение программы, которая началась с миссии NROL-13 в сентябре 2001 года. Миссия, запущенная ракетой Atlas IIAS из Ванденберга, удивила экспертов, наблюдавших за космическим кораблем NRO, когда на орбите наблюдались только два спутника. Хотя это привело к первоначальным предположениям о том, что третий спутник не удалось развернуть, поскольку схема повторилась при последующих запусках, стало ясно, что новые космические корабли были спроектированы для работы парами.

На сегодняшний день развернуто восемь пар этих спутников третьего поколения. В предыдущих запусках использовались ракеты Atlas: первые две пары летели на борту Atlas IIAS, а третья — на борту Atlas IIIB. В более поздних запусках использовался Atlas V, в основном в конфигурации 401. Хотя еще не ясно, будут ли спутники NROL-85 еще одной парой спутников третьего поколения или ознаменуют собой начало следующего поколения спутников NOSS, воскресный запуск ознаменует собой первый полет космических аппаратов NOSS на Falcon 9.

Ссылка на твит

Судя по схеме предыдущих запусков, спутники Intruder обычно заменяются примерно через десять лет пребывания на орбите, хотя некоторые старые космические аппараты могут оставаться в эксплуатации после того, как их замена выйдет на орбиту. В настоящее время существует две пары космических аппаратов NOSS, которые должны быть заменены: USA-229 был запущен как NROL-34 в апреле 2011 года, а USA-238 был запущен как NROL-36 в сентябре 2012 года.

NROL-85 вышел на орбиту чуть более чем через одиннадцать лет после NROL-34, миссии, в которой был развернут USA-229. Запуск USA-229 был несколько необычным, поскольку это была единственная пара Intruder, в которой использовалась ракета Atlas V 411 вместо конфигурации 401. Предполагалось, что это позволит вывести спутники на орбиту с помощью одного включения верхней ступени ракеты — после того, как в результате аварийного случая между двумя включениями двигателя при предыдущем запуске спутники NRO оказались вне целевой орбиты.

Поскольку USA-238 является более новой парой спутников Intruder, чем USA-229, не сразу понятно, почему более новый космический аппарат оказывается в очереди на замену в первую очередь. Это может быть связано с исправностью или рабочим состоянием спутников, изменениями в структуре созвездия или другими требованиями, определенными NRO.

Миссия NROL-85 стартовала со стартовой площадки Falcon 9 на западном побережье: космического стартового комплекса 4E (SLC-4E) на базе Space Force Ванденберг. Запуски NOSS обычно осуществляются из Ванденберга, хотя некоторые стартовали с мыса Канаверал. Выбор стартовой площадки в основном определяется её1 доступностью.

Falcon 9 стартует с SLC-4E во время февральской миссии NROL-87 (фото: Джек Бейер для NSF)

SLC-4E изначально был построен как часть космодрома Пойнт-Аргуэлло ВМС США, расположенного к югу от базы ВВС Ванденберг на побережье Калифорнии. Пойнт Аргуэлло был передан ВВС и стал частью расширенной базы ВВС Ванденберг в 1964 году, незадолго до того, как первая ракета взлетела с того, что впоследствии стало SLC-4E.

Площадка первоначально называлась Стартовый комплекс Point Arguello 2-4 (PALC-2-4) и обслуживала ракету Atlas-Agena. В это время площадка начала свою долгую связь с Национальным разведывательным управлением: большинство запущенных с нее ракет Atlas несли разведывательные спутники агентства KH-7 Gambit.

После переименования в SLC-4E в 1966 году с площадки был проведен последний запуск Atlas в 1967 году, прежде чем она была переоборудована для использования в тяжелых версиях ракеты Titan III. SLC-4E использовался ракетой Titan IIID в конфигурации 23D и увеличенной 34D, за которой последовал Titan IV. SLC-4E был местом последнего запуска ракеты Titan в октябре 2005 года, когда Titan IVB совершил свой последний полет. Все миссии Titan, запущенные с SLC-4E, поддерживали программы NRO, включая три предыдущих запуска NOSS на ракетах Titan IVA во время второго поколения созвездия.

После вывода ракеты Titan на пенсию SLC-4E вышела из употребления и бездействовал до 2011 года. SpaceX начала работы по переоборудованию объекта для своей ракеты Falcon 9, снеся служебные башни эпохи Titan и отремонтировав площадку в соответствии со своими требованиями. Первый запуск Falcon 9 с SLC-4E состоялся в сентябре 2013 года с миссией CASSIOPE, которая также ознаменовала дебют конфигурации ракеты v1.1. До запуска NROL-85 с площадки взлетела 21 ракета Falcon 9, добавив к своему наследию 27 запусков Atlas и 41 запуск Titan. Воскресный запуск станет девяностым запуском с этой исторической площадки.

Помимо стартовой площадки SLC-4E, объекты SpaceX в Ванденберге также включают посадочную зону 4 (LZ-4) , которая была построена на месте дочерней площадки SLC-4E, SLC-4W. Как и SLC-4E, он изначально был построен как стартовая площадка Atlas-Agena, а затем начал использоваться с ракетами Titan IIIB и Titan II(23)G. В своей новой роли LZ-4 он обеспечивает посадочную площадку для первой ступени Falcon 9 в миссиях по возвращению на стартовую площадку (RTLS).

Ссылка на твит

Falcon 9 — это частично многоразовая ракета с первой ступенью и обтекателем полезной нагрузки, предназначенными для восстановления и ремонта для многократных запусков, в то время как вторая ступень расходуется на каждую миссию. Опираясь на опыт SpaceX, полученный от своей меньшей ракеты Falcon 1, Falcon 9 совершил свой дебютный запуск в июне 2010 года и претерпел ряд ранних модификаций и усовершенствований конструкции. Они произвели одну из самых мощных, универсальных и надежных ракет в мире: NROL-85 стал 150-м орбитальным запуском семейства Falcon 9 и Falcon Heavy.

Для воскресного запуска Falcon 9 поднял в воздух проверенную в полете первую ступень B1071.2. Это был второй запуск этого ускорителя, который ранее использовалось в миссии NROL-87 в начале февраля. После запуска второй ступени Falcon и полезной нагрузки на первом этапе своего путешествия B1071 вернулся на базу Space Force Ванденберг и приземлился в LZ-4. Он еще раз вернулся на LZ-4 во время воскресной миссии.

Falcon 9 был интегрирован горизонтально в ангар SpaceX к северо-востоку от стартовой площадки, а затем перемещен в нужное положение и поднят в вертикальное положение с помощью транспортера-установщика или силовой опоры. Эта конструкция поддерживает ракету-носитель на протяжении большей части подготовки к старту и обеспечивает шлангокабельные соединения с верхней ступенью и обтекателем.

Заправка Falcon 9 началась за тридцать пять минут до старта, при этом началась загрузка керосина RP-1 в обе ступени и жидкого кислорода (LOX) в первую ступень. Загрузка LOX второй ступени началась позже по отсчету, на минутной отметке Т-16. Резервуары с жидким кислородом Falcon продолжали заполняться до последних минут обратного отсчета, заменяя выкипевший окислитель. Примерно в Т-7 минут Falcon 9 начал охлаждение двигателей, чтобы подготовить двигатели первой ступени к полету.

Когда до окончания обратного отсчета оставалось чуть более четырех минут, зажимные рычаги в верхней части стойки открылись, что стало первым шагом в процессе втягивания стойки в исходное положение. С расправленными «руками» силовая часть отошла в сторону от ракеты. Усиленная спинка SLC-4E имеет более старую конструкцию, чем те, которые используются на других стартовых площадках SpaceX, и в этот момент «обратного отсчета» перемещается непосредственно к стартовой позиции, а не удерживается в промежуточном положении до старта.

Falcon 9 поднимается на орбиту во время февральской миссии NROL-87 (фото: Джек Бейер для NSF/L2)

Первая ступень оснащена девятью двигателями Merlin-1D. На второй отметке Т-3 обратного отсчета контроллер двигателей Falcon отдал команду на запуск, и вскоре после этого двигатели загорелись. Взлет последовал в Т-0, а Falcon поднялся от SLC-4E, чтобы начать путешествие NROL-85 в космос.

На ранних этапах подъема Falcon 9 выполнил маневр по крену и тангажу, чтобы выйти на правильную траекторию и выйти на запланированную орбиту с углом наклона 63,5 градуса. Летя на юго-восток, он прошел через зону максимального динамического давления – max-Q – примерно через семьдесят секунд после старта. Falcon достиг скорости звука, 1 Маха, примерно в то же время.

Девять двигателей ракеты-носителя 1071.2 работали на Falcon 9 чуть более двух минут и двадцати секунд, прежде чем выключились. За этим событием, называемым отключением главного двигателя (MECO), примерно через четыре секунды последовало разделение ступеней. Вторая ступень Falcon 9 продолжила миссию NROL-85, а ракета-носитель начала возвращаться на Землю.

Одиночный двигатель Merlin Vacuum (MVac) второй ступени загорелся примерно через семь секунд после отделения. В начале второй ступени горящий обтекатель полезной нагрузки, защищавший полезную нагрузку NROL-85 во время ее подъема через атмосферу, отделился от носовой части ракеты. Для миссий NRO нормально в это время отключаться средства массовой информации, а дальнейшие обновления статуса полета второй ступени ограничиваются подтверждением успешного запуска после завершения разделения космических аппаратов.

Пока вторая ступень движется к орбите, а B1071.2 вернулся на базу Space Force Ванденберг. Вскоре после разделения ступеней он переориентировался и инициировал торможение, нейтрализовав его нисходящую скорость и вернув его на курс обратно к «Зоне приземления 4». Как только торможение было завершено, ракета-носитель развернула свои решетчатые стабилизаторы, чтобы помочь направить свой спуск по мере того, как она возвращается в атмосферу. Короткое включение двигателя примерно через шесть с половиной минут после старта помогла замедлить сцену при ее повторном входе в атмосферу.

После окончания второго торможения ракета-носитель без двигателя снизилась в сторону зоны приземления. Когда она приблизилась к LZ-4, его центральный двигатель включился для приземления, замедлив движение до плавного приземления на посадочную площадку, чуть более чем через восемь минут после взлета.

B1071 приземляется в LZ-4 во время своей предыдущей миссии, NROL-87 (кредит: Майкл Бэйлор для NSF)

Вторая ступень вышла на орбиту примерно в то же время, когда приземлилась первая ступень, отключив двигатель в результате события, известного как «отключение двигателя второй ступени 1» (SECO-1). Хотя профиль миссии не был объявлен, NROL-85, скорее всего, потребует двух запусков верхней ступени, при этом первый запуск выведет его на начальную переходную орбиту. После фазы выбега двигатель MVac перезапустится для короткого маневра в апогее орбиты. После этого космический аппарат NROL-85 отделился, как подтвердило NRO.

Когда отделение космического аппарат завершено, вторая ступень Falcon 9 запустит свой двигатель в последний раз, чтобы уйти с орбиты, сгорая в атмосфере над Тихим океаном в конце миссии.

NROL-85 был четырнадцатым запуском SpaceX в 2022 году, стартовавшим через неделю после того, как предыдущий Falcon 9 успешно запустил Crew Dragon Endeavor в рамках миссии Axiom-1. Ожидается, что следующим запуском Falcon 9 станет еще одна миссия Crew Dragon, а новая капсула Freedom доставит миссию Crew-4 на Международную космическую станцию. В настоящее время планируется старт не ранее следующей субботы, 23 апреля.

Воскресная миссия была вторым из четырех запусков, запланированных в настоящее время для Национального разведывательного управления. Следующие два запуска агентства запланированы на июль и август: Atlas V с мыса Канаверал с миссией NROL-107 SILENTBARKER и Delta IV Heavy с Ванденберга с NROL-91.

Первоисточник: