Starlink Group 4-5 | Falcon 9 Block 5 | Everyday Astronaut⁠⁠

4 января 2022 г., 8 минут на чтение

Первоисточник:

Изображение предоставлено: SpaceX

Время старта (может быть изменено)
06 января 2022 - 21:49 UTC | 16:49 EST
Название миссии
Starlink Group 4-5: четвертый запуск в оболочку Starlink #4
Поставщик запуска (какая ракетная компания запускает?)
SpaceX
Клиент (кто за это платит?)
SpaceX
Ракета-носитель
Falcon 9 Block 5. Ракета-носитель подлежит уточнению.
Место запуска
Стартовый комплекс 39A (LC-39A), Космический центр Кеннеди, Флорида, США
Масса полезной нагрузки
~ 14 500 кг (~ 32 000 фунтов) (49 спутников по ~ 295 кг, плюс дозатор))
Куда выводятся спутники?
Starlink Shell 4; круговая низкая околоземная орбита (НОО) высотой 540 км; начальная орбита: 339 x 210 км с наклонением 53,22º.
Будут ли они пытаться восстановить первую ступень?
Да
Где приземлится первая ступень?
~ 620 км вниз на буксире A Shortfall of Gravitas
Буксир:: Zion M Falgout; Поддержка: Doug
Будут ли они пытаться вернуть обтекатели?
Половинки обтекателя будут извлечены из воды на расстоянии ~ 665 км с помощью Doug.
Эти обтекатели новые?
Требуется уточнение
Как сейчас погода?
Погода на данный момент на 80% готова к запуску
(по состоянию на 05 января 2022 года, 12:00 UTC ).
Это будет:
— 135-й запуск Falcon 9
— 75-й полет Falcon 9 с испытанным ускорителем
— 79-й повторный полет ракеты-носителя
— 1-й повторный полет ракеты-носителя в 2022 году
— 101-я посадка ракеты-носителя
— 27-я посадка подряд (рекорд)
— 1-й запуск SpaceX в 2022 году
— 42-й запуск SpaceX с LC-39A
— 1-я попытка орбитального запуска в 2022 году
Где смотреть
Официальная прямая трансляция

Что все это значит?

Миссия SpaceX Starlink Group 4-5 выведет на орбиту 49 спутников Starlink на ракете Falcon 9. Falcon 9 будет стартовать из стартового комплекса 39A (LC-39A) в Космическом центре Кеннеди во Флориде, США. Starlink Group 4-5 станет 33-й оперативной миссией Starlink, в результате чего общее количество запущенных спутников Starlink увеличится до 1993, из которых 1842 все еще находятся на орбите вокруг Земли после запуска. Starlink Group 4-5 станет четвертым запуском в четвертую орбитальную оболочку Starlink; Для заполнения этой оболочки потребуется примерно 30 пусков.

Что такое Starlink?

Starlink — это группировка спутников для интернет-связи SpaceX. Созвездие на низкой околоземной орбите будет предоставлять быстрые интернет-услуги с малой задержкой в местах, где наземный интернет ненадежен, недоступен или дорог. Первая фаза созвездия состоит из 5 орбитальных оболочек.

Starlink в настоящее время находится в стадии «Better Than Nothing Beta», что позволяет любому желающему из утвержденных регионов сделать заказ или сделать предварительный заказ. После 28 запусков SpaceX достигла почти глобального покрытия, но группировка не будет полной, пока на орбите не будет около 42 000 рабочих спутников.

Ожидается, что после завершения строительства Starlink предприятие будет приносить 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 до инкапсуляции в обтекатель полезной нагрузки Falcon 9. (Источник: SpaceX)

Что такое спутник Starlink?

Каждый спутник Starlink V1.5 имеет компактную конструкцию массой 295 кг. Компания SpaceX разработала плоскую конструкцию спутника, позволяющую разместить как можно больше спутников в обтекателе полезной нагрузки Falcon 9 диаметром 5,2 метра. Благодаря плоской конструкции спутников SpaceX может вместить до 60 спутников Starlink и дозатор полезной нагрузки на вторую ступень, сохраняя при этом возможность возвращения первой ступени. Это примерно 16 тонн отделяемой полезной нагрузки Falcon 9 на НОО.

Какими бы маленькими ни были спутники Starlink, каждый из них оснащен высокотехнологичными средствами связи и экономичными технологиями. Каждый спутник Starlink оснащен 4 фазированными антенными решетками для обеспечения 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, не проводя трафик через наземные станции. Это уменьшает количество необходимых наземных станций, обеспечивая покрытие всей поверхности Земли, включая полюса.

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

Чтобы снизить затраты, каждый спутник оснащен одной солнечной панелью, что упрощает производственный процесс. Чтобы еще больше сократить расходы, в двигательной установке Starlink, ионном двигателе, в качестве топлива используется криптон, а не ксенон. 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 раюочие 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 в миссии Starlink Group 4-5, в настоящее время неизвестна.

После разделения ступеней Falcon 9 проведет 2 включения двигателя . Эти включения позволят мягко посадить ракету-носитель на автономную морскую посадочную платформу SpaceX A Shortfall of Gravitas.

Falcon 9 садится 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 Navigatorвыгружает половину обтекателя. (Источник: Lupi)

GO Ms.Tree выгружает обтекатель Starlink V1.0 L10 (Источник: SpaceX)

Starlink 4-5. 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
— 00:06:46 Завершено торможение для входа 1-й ступени
— 00:08:46 Посадка 1-й ступени
— 00:08:51 Отключение двигателя 2-й ступени (SECO-1)
— 00:15:32 Развертывание спутников Starlink 4-5

Время указано приблизительно

Первоисточник: