Starlink Group 4-29 | Falcon 9 Block 5⁠⁠

Тревор Сесник, 2 октября 2022 г., 9 минут чтения
Первоисточник:

Изображение предоставлено SpaceX.

Время старта (может быть изменено)
5 октября 2022 г. – ?? UTC
Название миссии
Starlink Group 4-29; двадцать девятый запуск Starlink Shell 4
Поставщик запуска (какая ракетная компания запускает?)
SpaceX
Клиент (кто за это платит?)
SpaceX
Ракета-носитель
Falcon 9 Block 5, B1071-5; 74 дня между рейсами
Место запуска
Space Launch Complex 4 East (SLC-4E), Vandenberg Space Force Base, California, USA
Масса полезной нагрузки
~ 16 000 кг (52 x ~ 307 кг, плюс дозатор)
Куда выводятся спутники?
Starlink Shell 4; круговая низкая околоземная орбита (НОО) высотой 540 км; Начальная орбита: 336 x 232 км, низкая околоземная орбита с наклонением 53,22 градуса
Будут ли они пытаться восстановить первую ступень?
Да
Где приземлится первая ступень?
Of Course I Still Love You
Tug: Scorpius; Support: GO Quest ~ 653 км от места старта
Будут ли они пытаться вернуть обтекатели?
Половинки обтекателя будут извлечены из воды на расстоянии ~ 654 км с помощью корабля NRC Quest.
Эти обтекатели новые?
Подлежит уточнению
Как сейчас погода?
Нет данных
Это будет:
— 178-й запуск Falcon 9
— 116-й полет Falcon 9 с испытанной ракетой-носителем
— 120-й повторный полет ракеты-носителя
— 42-й повторный полет ракеты-носителя в 2022 году
— 144-я посадка ракеты -носителя
— 70-я посадка подряд (рекорд)
— 44-й запуск для SpaceX в 2022 году
— 28-й запуск SpaceX с SLC-4E
— 127-я попытка орбитального запуска в 2022 году
Где смотреть
Официальная прямая трансляция

Что это все значит?

Миссия SpaceX Starlink Group 4-29 запустит 52 спутника Starlink на ракете Falcon 9. Falcon 9стартует с космодрома 4 East (SLC-4E) на базе Space Force Ванденберг в Калифорнии, США. Starlink Group 4-29 станет 62-й оперативной миссией Starlink, увеличив общее количество запущенных спутников Starlink до 3451, из которых ~ 3179 останутся на орбите вокруг Земли после запуска. Starlink Group 4-29 ознаменует собой 29-й запуск четвертой оболочки Starlink; для заполнения этой оболочки потребуется примерно 35 пусков.

Что такое Starlink?

Starlink — группировка спутников интернет-связи от SpaceX. Группировка на низкой околоземной орбите обеспечит быстрый интернет-сервис с малой задержкой в местах, где наземный интернет ненадежен, недоступен или дорог. Первая фаза созвездия состоит из пяти орбитальных оболочек.

Starlink в настоящее время доступен в определенных регионах, что позволяет любому желающему в утвержденных регионах сделать заказ или оформить предварительный заказ. После 28 запусков SpaceX достиг почти глобального покрытия, но группировка не будет завершена, пока на орбите не окажется около 42 000 спутников. Ожидается, что после завершения строительства Starlink будет получать прибыль в размере 30-50 миллиардов долларов в год. Эта прибыль будет в значительной степени финансировать амбициозную программу SpaceX Starship, а также Mars Base Alpha.

Стек из 60 спутников Starlink V1.0 перед помещением в обтекатель полезной нагрузки Falcon 9. (Источник: SpaceX)

Что такое спутник Starlink?

Каждый спутник Starlink V1.5 имеет компактный дизайн и массу 307 кг. SpaceX разработала плоскую конструкцию, позволяющую разместить как можно больше спутников в обтекателе полезной нагрузки Falcon 9 диаметром 5,2 метра. Благодаря плоской конструкции спутника SpaceX может разместить до 60 спутников Starlink и дозатор полезной нагрузки на второй ступени, сохраняя при этом возможность возвращения первой ступени. Это близко к грузоподъемности в 16 тонн для Falcon 9 на LEO в многоразовом варианте.

Каким бы маленьким ни был каждый спутник Starlink, каждый из них оснащен высокотехнологичной связью и экономичными технологиями. Каждый спутник Starlink оснащен четырьмя фазированными антенными решетками для связи с высокой пропускной способностью и малой задержкой, а также двумя параболическими антеннами. Спутники также включают в себя звездный трекер, который предоставляет спутнику данные об ориентации, обеспечивая точность широкополосной связи.

Каждый спутник Starlink V1.5 также оснащен системой межспутниковой лазерной связи. Это позволяет каждому спутнику напрямую связываться с другими спутниками, минуя наземные станции. Это уменьшает количество необходимых наземных станций, позволяя охватить всю поверхность Земли, включая полюса.

Спутники Starlink также оснащены автономной системой предотвращения столкновений, которая использует базу данных отслеживания мусора Министерства обороны США (DOD), чтобы автономно избегать столкновений с другими космическими аппаратами и космическим мусором.

Для снижения затрат каждый спутник имеет одну солнечную панель, что упрощает производственный процесс. Чтобы еще больше сократить расходы, двигательная установка Starlink, ионный двигатель, использует в качестве топлива криптон вместо ксенона. Хотя удельный импульс (ISP) криптона значительно ниже, чем у ксенона, он намного дешевле, что еще больше снижает стоимость производства спутника.

Ионные двигатели

Каждый спутник Starlink оснащен ионным двигателем на эффекте Холла, работающим на криптоне. Этот двигатель малой тяги используется как для обеспечения правильного орбитального положения, так и для поднятия и опускания орбиты. В конце срока службы спутника этот двигатель используется для сведения спутника с орбиты.

Что такое спутниковое созвездие Starlink?

Созвездие спутников — это группа спутников, которые работают совместно для общей цели. В настоящее время SpaceX планирует сформировать сеть из 11 716 спутников; однако в 2019 году SpaceX подала заявку в Федеральную комиссию по связи (FCC) на получение разрешения на запуск и эксплуатацию дополнительных 30 000 спутников в рамках Phase 2 Starlink. Для сравнения: это примерно в 20 раз больше спутников, чем было запущено в мире до 2019 года.

Из начальных ~ 12 000 спутников ~ 4400 будут работать в Ku и Ka диапазонах, а остальные ~ 7600 будут работать в V-диапазоне.

Из-за огромного количества спутников Starlink многие астрономы обеспокоены их влиянием на способность наблюдать ночное небо. Тем не менее, SpaceX работает с астрономическим сообществом и вносит изменения в спутники, чтобы сделать их менее заметными с земли. SpaceX изменила способ подъема спутников на рабочие орбиты и, начиная со Starlink V1.0 L9, добавила солнцезащитный козырек для уменьшения отражательной способности. Эти изменения уже значительно снизили влияние Starlink на ночное небо.

Phase 1 Орбитальные оболочки:

Shell #1

Первая орбитальная оболочка спутников Starlink будет состоять из 1440 или 1584 спутников на низкой околоземной орбите 550 км, 53°. Это оболочка, которую в настоящее время заполняет SpaceX, и ожидается, что эта оболочка будет завершена к июню 2021 года. После завершения первая оболочка обеспечит покрытие примерно между 52° и -52° широты (~ 80% поверхности Земли), и не будет иметь лазерной связи до тех пор, пока после 2021 года не будут запущены спутники новой серии.

Shell #2

Вторая утвержденная в настоящее время орбитальная оболочка будет состоять из 1600 спутников на низкой околоземной орбите 1100 км, 53,8°. Однако в апреле 2020 года SpaceX подала запрос в FCC на изменение этой оболочки с вышеупомянутой орбиты на 570 км, 53,2 ° LEO с 1440 спутниками. Эта обновленная орбитальная конфигурация немного увеличит зону покрытия и резко увеличит полосу пропускания группировки. Ожидается, что после завершения первой оболочки и утверждения этого изменения SpaceX заполнит эту оболочку вместе со следующей 4-й оболочкой.

Shell #3

Утвержденная в настоящее время третья оболочка Phase 1 Starlink будет размещать 400 спутников на орбите 1325 км, 70°. В запросе FCC, представленном в 2020 году, SpaceX хочет изменить эту оболочку для размещения 720 спутников на орбите 570 км, 70°. Эти спутники значительно увеличат зону покрытия, что позволит группировке Starlink покрыть около 94% земного шара.

Shell #4

Что касается четвертой оболочки, SpaceX в настоящее время разрешено запустить 374 спутника на орбиту 1130 км, 74°. Однако SpaceX также попросила изменить эту оболочку. Shell #4 переведена на орбиту 560 км, 97,6°, на которой будут размещены 336 спутников. SpaceX разместила на этой орбите 10 испытательных спутников с лазерной связью в рамках своей миссии Transporter-1 для тестирования спутников на полярной орбите.

Shell #5

Последняя оболочка «Рhase 1» в настоящее время предназначена для 450 спутников на орбите 1275 км с наклонением 81° . Однако, как и Shell #2, #3 и #4, SpaceX попросила переместить эту оболочку на другую низкую полярную орбиту 560 км, 97,6° с 172 спутниками. Остается непонятным, почему эта оболочка покрывает ту же плоскость орбиты, что и Shell #4.

Орбитальные «оболочки» Phase 2:

Shell #6

Шестая орбитальная оболочка спутников Starlink может состоять из 2 493 спутников на высоте 335,9 км с наклонением 42° на низкой околоземной орбите. Такое большое количество спутников уменьшит задержку и увеличит пропускную способность для более низких широт.

Shell #7

Седьмая оболочка Starlink позволяет SpaceX развернуть 2478 спутников на низкой околоземной орбите 340,8 км c наклонением 48°. Эти спутники дополнительно уменьшат задержку и увеличат пропускную способность для более низких широт.

Shell #8

Последняя оболочка Рhase 2 Starlink SpaceX предполагает развертывание 2547 спутников на орбите 345,6 км с наклонением 53°.

SpaceX должна до марта 2024 года наполовину завершить «Рhase 1», а полностью «Рhase 1» должна быть завершена к марту 2027 года. «Рhase 2» должна быть завершена наполовину к ноябрю 2024 года и завершиться к ноябрю 2027 года. Невыполнение этого требования может привести к потере SpaceX выделенной полосы частот.

Что такое Falcon 9 Block 5?

Falcon 9 Block 5 - это частично многоразовая двухступенчатая ракета-носитель средней грузоподъемности компании SpaceX. Ракета состоит из многоразовой первой ступени, одноразовой второй ступени и, в конфигурации с полезной нагрузкой, пары многоразовых половинок обтекателя.

Первая ступень

Первая ступень Falcon 9 имеет 9 двигателей Merlin 1D+. Каждый двигатель использует открытый цикл газогенератора и работает на керосине RP-1 и жидком кислороде (LOx). Каждый двигатель создает 845 кН тяги на уровне моря с удельным импульсом (ISP) 285 секунд и 934 кН в вакууме с ISP 313 секунд. Благодаря своей мощности двигателя и их большому количеству, первая ступень Falcon 9 может потерять один двигатель сразу же на стартовой площадке или до двух в полете, и сможет успешно вывести полезную нагрузку на орбиту.

Двигатели Merlin зажигаются с помощью TEA-TEB. Во время статического прожига и запуска TEA-TEB обеспечивается наземным сервисным оборудованием. Тем не менее, поскольку первая ступень Falcon 9 способна совершать посадку, три двигателя Merlin (E1, E5 и E9) содержат капсулы TEA-TEB для повторного зажигания для торможения при возврате, заходе на посадку и посадки.

Вторая ступень

Вторая ступень Falcon 9 — единственная расходная часть Falcon 9. Она содержит единственный двигатель MVacD, который развивает тягу 992 кН с ISP 348 секунд. Вторая ступень способна произвести несколько включений двигателя, что позволяет Falcon 9 выводить полезные нагрузки на несколько разных орбит.

Для миссий с большим количеством включений и/или длительными паузами между включениями вторая ступень может быть оснащена пакетом расширения миссии. Когда вторая ступень имеет этот пакет, у нее есть серая полоса, которая помогает поддерживать нужную температуру керосина RP-1, увеличенное количество COPV для контроля наддува и дополнительный TEA-TEB.

Запуск Falcon 9 Block 5 в рамках миссии Starlink V1.0 L27 (Источник: SpaceX)

Ракета-носитель Falcon 9

Ракета-носитель, поддерживающая миссию Starlink Group 4-29, — это B1071, которая поддерживал четыре предыдущих полета. Следовательно, обозначение для этой миссии - B1071-5; после успешной посадки оно изменится на B1071-6.

После разделения ступеней Falcon 9 проведет 2 включения двигателя . Эти включения позволят мягко посадить ракету-носитель на автономную морскую посадочную платформу SpaceX «Of Course I Still Love You».

Falcon 9 приземлился на «Of Course I Still Love You» после запуска Боба и Дуга (Источник: SpaceX)

Falcon 9: Обтекатель полезной нагрузки

Обтекатель Falcon 9 состоит из двух разных частей многоразового использования. Первая половина (та, которая обращена вне от кабель-мачты) называется активной половиной, и в ней размещается пневматика для системы разделения. Другая половина обтекателя называется пассивной половиной. Как следует из названия, эта половина играет пассивную роль в процессе разделения обтекателя, поскольку зависит от работы пневматики активной половины.

Обе половины обтекателя оснащены подруливающими устройствами на холодном газе и парафойлом, которые используются для мягкого касания половины обтекателя при приводнеии в океане. SpaceX ранее пыталась поймать половинки обтекателя в сети на суднами GO Ms.Tree и GO Ms.Chief. Однако в конце 2020 года эта программа была отменена из-за рисков безопасности и низкой успешности. На Starlink Group 2-1 SpaceX попытается извлечь одну из половин обтекателя из воды с помощью своего спасательного судна GO Searcher.

SpaceX в настоящее время использует две немного разные версии обтекателя Falcon 9. Новая «модернизированная» версия имеет вентиляционные отверстия только в верхней части каждой половины обтекателя, в промежутке между половинами, тогда как в старой версии вентиляционные отверстия размещены на равном расстоянии вокруг основания обтекателя. Перемещение вентиляционных отверстий снижает вероятность попадания воды в обтекатель, значительно повышая вероятность успешного приводнения.

Активная половина обтекателя Falcon 9 (Фото: Greg Scott)

Пассивный обтекатель Falcon 9 (Источник: Greg Scott)

С Go Navigator снимают половину обтекателя. (Источник: Lupi)

Половина пассивного обтекателя выгружается из Шелии Борделон после миссии Starlink V1.0 L22 (Источник: Кайл М.)

Starlink 4-29. Полный профиль миссии

Час / Мин / Сек / Событие

— 00:38:00 Директор по запуску SpaceX проверяет готовность.
— 00:35:00 Идёт закачка РП-1 (керосин ракетного класса).
— 00:35:00 Выполняется закачка LOX 1-й ступени (жидкий кислород)
— 00:16:00 Выполняется закачка LOX 2-й ступени
— 00:07:00 Falcon 9 начинает охлаждение двигателя перед запуском
— 00:01:00 Командный бортовой компьютер начинает заключительные предпусковые проверки
— 00:01:00 Начало наддува топливного бака до полетного давления
— 00:00:45 SpaceX Launch Director подтверждает запуск
— 00:00:03 Компьютер двигателя подает команду на запуск зажигания двигателя
— 00:00:00 Falcon 9 Взлет

ЗАПУСК, ПОСАДКА И РАЗВЕРТЫВАНИЕ СПУТНИКОВ *

Час / Мин / Сек / Событие

— 00:01:12 Max Q (момент пикового механического напряжения на ракете)
— 00:02:33 Отключение главного двигателя 1-й ступени (MECO )
— 00:02:36 Разделение 1-й и 2-й ступеней
— 00:02:44 Пуск 2-й ступени двигателя ( SES-1)
— 00:02:59 Отделение обтекателя
— 00:06:28 Завершено торможение для входа 1-й ступени
— 00:08:40 Посадка 1-й ступени
— 00:08:49 Отключение двигателя 2-й ступени (SECO-1)
— 00:15:21 Развертывание спутников Starlink 4-29