Planet Labs — Очередная Жертва Рекордного Запуска Роскосмоса?

В последние дни СМИ вновь начали поднимать тему рекордного для России запуска 14 июля 2017 года, когда разгонный блок «Фрегат» вывел на орбиту 73 спутника.

При этом многие аппараты тогда вышли из строя, но Роскосмос упорно заявляет о своей непричастности к авариям.

Однако американской компании, потерявшей тогда свои спутники, была выплачена страховка после того, как российская сторона предоставила им телеметрию с «Фрегата», из чего следовало, что именно он стал причиной выхода из строя спутников.

Наибольшее количество спутников (48) этого запуска принадлежит компании «Планета», и мне было интересно посмотреть, все ли с ними в порядке.

Раньше на них никто не обращал внимания, поскольку сама компания умалчивает об их судьбе, но, как оказалось, для расследования достаточно открытых данных.

И после этого можно не сомневаться, что проблемы испытывают гораздо больше спутников, чем сейчас пишут в СМИ.



Планеты и их спутники

Начнем с того, что Planet (ранее Planet Labs) теперь имеет на орбите более 250 кубсатов, которые позволяют ей каждый день фотографировать всю поверхность суши.

Причём почти весь объём каждого малого спутника занимает оптика, а двигателя у них нет. К счастью, человеческая изобретательность ограничена только законами природы, и есть способ влиять на орбиты спутников даже без двигательной установки.

Дело в том, что, во-первых, все они летают на низких орбитах (максимум 600 км), а во-вторых, у них складные солнечные панели.

Это означает, что, поворачивая спутник в разные стороны по направлению движения, можно влиять на сопротивление воздуха, которое на этой высоте, конечно, очень разрежено, но все же слегка ощущается.



Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Разумеется, спутник включает в себя систему управления, позволяющую поворачивать его в нужном направлении, и оказывается, с ее помощью можно контролировать скорость его спуска (чем больше сопротивление воздуха, тем быстрее снижается спутник).

А период обращения (иными словами, угловая скорость) зависит от высоты орбиты.

Чем ниже спутник, тем короче его период, тем больше угловая скорость.

Спутники Dove («Dove», как их называют) запускаются по несколько одновременно на одной ракете (рекорд — 88 одновременно).

Группа таких одновременно запускаемых устройств называется Стаей.

Орбиты всех спутников из одной «стаи» находятся в одной плоскости.

Поэтому основная задача — равномерно распределить спутники каждой «стаи» по плоскости их орбиты:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Для этого круг делится на равные части – слоты – и каждому спутнику назначается свой слот. При этом сразу после запуска все спутники находятся близко друг к другу, потому что они отделены от одной ракеты, поэтому есть два этапа: выделение спутников в свои слоты и поддержание положения каждого спутника в своем слоте.

И здесь мы вспоминаем об угловой скорости.

Это зависит от высоты, а на скорость изменения высоты может влиять ориентация аппарата.

Причем высота всех аппаратов изначально различна из-за того, что они отделяются от ракеты по-разному, а небольшие изменения высоты образующейся орбиты спутника зависят от скорости и направления отделения.

А все дело в том, что сервис space-track.org позволяет получать данные о его орбите для каждого околоземного спутника, обновляемые примерно раз в сутки (как текущая орбита, так и все предыдущие измерения).

Итак, мы можем посмотреть, как вели себя орбиты спутников Планеты, запущенных на этой ракете, и как они распределились по своей орбитальной плоскости.

Сразу оговорюсь, что один из 48 спутников Dove оказался на совершенно другой орбите (он был отделен раньше времени), а другой спутник (Lemur) оказался на орбите, где должен был находиться тот Dove (Lemur отделились спустя время).

То есть они как бы поменялись местами.

Официально объяснить это никто не смог.

При этом тот Лемур работает как надо, а вот Дав так и не вышел на связь, поэтому рассматривать будем только 47 устройств.



Что случилось

Давайте сначала посмотрим на первый месяц существования спутников.

Если взять один из приборов и наложить на график положения всех остальных спутников относительно него по дням, то получится следующая визуализация:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Вдоль радиальной оси (расстояния от центра) расположены дни, и хорошо видно, как с течением времени спутники растекаются по плоскости орбиты.

Все идет нормально.

Давайте теперь посмотрим на график высоты спутника за первые 130 дней.



Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Как видим, все спутники управлялись на одну высоту, кроме трех.

Эти три спутника снижаются медленнее остальных, поскольку не используют описанный выше метод торможения.

Это означает, что они быстро потеряли способность сохранять ориентацию.

Это также хорошо видно на графике распределения плоскостей:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Мы видим, что все устройства за эти 130 дней заняли свои слоты, а три (красный, синий и фиолетовый) бесконтрольно летают по всему самолету.

Поскольку они выше остальных, то их угловая скорость ниже, поэтому они отстают от остальных спутников, что мы и видим на графике.

Другой спутник (красная линия) также ведет себя необычно, но по графику высот мы видим, что он сохраняет тормозную способность и управляемо движется в щель чуть ниже 0 градусов.

Так, где-то через 45-50 дней после запуска три спутника из 47 полностью потеряли способность сохранять ориентацию.

Другими словами, они вышли из строя.

В следующей таблице я исключим эти устройства, чтобы не загромождать картину.

И картина, которую мы имеем сегодня, такая:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Как видите, где-то около 140-го дня по орбитальной плоскости пролетели еще три аппарата (серый, красный и розовый), а около 165-го дня к ним присоединился еще один (зеленый).

Кроме того, в глаза бросается странное движение еще одного спутника (коричневого цвета).

График высот показывает, что он не отстал, а скорее начал снижаться быстрее других:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

О причинах такого снижения невозможно сказать что-либо точно.

С одной стороны, Планета могла принять решение резко отправить это устройство в другой слот. С другой стороны, он уже был частью сайта с отличной раздачей устройств и я не вижу причин, которые заставили бы его удалить оттуда.

Устройство могло выйти из строя при нахождении в «тормозном» положении.

Что касается тех четырех потерянных спутников, то на графике высот видно, что в какой-то момент они изменили ориентацию и стали снижаться быстрее, но нормально функционировать по-прежнему вряд ли могут. Все они прекрасно разместились на своих местах и ушли оттуда явно не от хорошей жизни.

Эти спутники, вероятно, не мертвы, но и не полностью функциональны.

Интересно сравнить этот график с двумя предыдущими запусками Planet: Сравнение Рекордный запуск для Планеты 88 устройств одновременно:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Несколько устройств выделяются из общей группы, но не так сильно, как первые три из нашего запуска.

Еще более ранний запуск:

Planet Labs — очередная жертва рекордного запуска Роскосмоса?

Видно, что многие устройства тоже были выбиты, но в итоге все собрались.

Так что о таком поведении первых трех спутников явно не может быть и речи.

Итак, на данный момент из 48 устройств у нас 4 мертвых и еще 5 явно не совсем исправных.

Таким образом, список вышедших из строя машин можно расширить: МКАН х 2, Landmapper х 2, Маяк, ? Квадор, Искра, Цицерон х 3, Голубь х 4. Это 14 вышедших из строя аппаратов, плюс Лемур 2 Артфишера не на своей орбите, плюс еще 5 спутников Дав неработоспособны через 4-5 месяцев после запуска.



Возможные причины

Анализ инцидента, проведенный спутниковой командой «Маяк», пришел к выводу, что на «Фрегате» могла произойти утечка гидразина.

Эту версию позже подтвердили СМИ, а в Роскосмосе признали, что с одним из двигателей произошла «аномалия».

Правда, официальная позиция утверждает, что эта «аномалия» была зафиксирована после отделения группы кубсатов, у которой было много отказов, поэтому Роскосмос не признает своей вины в них.

По официальным заявлениям, неисправность в двигателе была обнаружена на 11440-й секунде полета, то есть примерно через 3 часа.

Но дело в том, что спутники Dove отделились гораздо позже, на восьмом часу полета, поэтому на них могла повлиять утечка гидразина.

И эта версия вполне может объяснить аномалии со спутниками Планеты.

Дело в том, что когда гидразин попадает на солнечные батареи, они начинают постепенно разлагаться и со временем давать все меньше и меньше энергии.

Соответственно, чем больше на них попадает гидразина, тем хуже.

По этой версии, первым трем аппаратам не повезло, и через 50 дней они не смогли обеспечить себя электричеством.

Надо сказать, скорее всего то же самое произошло и с двумя спутниками Landmapper. Компания Astro Digital, их разработчик, через полтора месяца после запуска написала, что изначально связь с устройствами была, но позже она пропала.

Что касается остальных пяти спутников Dove, если они неработоспособны, то причина может быть аналогичная: деградация солнечных батарей.

Но не столь серьезные, как у первых трех товарищей, что позволило им продержаться дольше.

Однако стоит отметить, что могут быть и другие причины проблем.

Материалы: arxiv.org/abs/1509.03270 arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/1.A33927 www.space-track.org spacenews.com/additional-cubesats-on-july-14-soyuz-flight-are-unResponse blog.astrodigital.com/not-nominal-we-lost-2-satellites-23e771a4bc8b www.gazeta.ru/science/2018/03/12_a_11679697.shtml tass.ru/kosmos/5032458 Теги: #Космонавтика #космос #спутники #Роскосмос #Фрегат #Главкосмос #даурия #планета-лаборатории #стая #голубь #astro digital

Вместе с данным постом часто просматривают:

Автор Статьи


Зарегистрирован: 2019-12-10 15:07:06
Баллов опыта: 0
Всего постов на сайте: 0
Всего комментарий на сайте: 0
Dima Manisha

Dima Manisha

Эксперт Wmlog. Профессиональный веб-мастер, SEO-специалист, дизайнер, маркетолог и интернет-предприниматель.