AsiaSat 3 → HGS-1 → PAS-22 | |
---|---|
Výrobce | Hughes |
Operátor |
AsiaSat (1997-1998) HGS (1998-1999) PanAmSat (1999-2002) |
Úkoly | komunikační družice |
rozpětí |
Měsíc 13. května 1998, 19:00 UTC - 6248 km Měsíc 6. června 1998, 16:30 UTC - 34 300 km |
Satelit | Země |
panel | Bajkonur , 81/23 |
nosná raketa | Proton-K / DM3 |
zahájení | 24. prosince 1997 v 23:19 UTC |
Délka letu | 24 let 10 měsíců 9 dní |
ID COSPAR | 1997-086A |
SCN | 25126 |
Specifikace | |
Plošina | HS-601HP |
Hmotnost | 3400 kg (při startu) |
Životnost aktivního života | 15 let (plán), 4 roky (dosaženo) |
Orbitální prvky | |
Typ oběžné dráhy | geocentrická dráha |
stojící bod |
105,5° východně (plánováno) 158° západně (1998) 62° západně (1999-2002) |
cílové zařízení | |
Transpondéry |
16 × Ku-pásmo 28 × C-pásmo |
Oblast pokrytí | Asie |
PAS-22 , také známý jako AsiaSat 3 a HGS-1 , je bývalý geosynchronní komunikační satelit , který byl zachráněn z nepoužitelné geotransferové oběžné dráhy lunární gravitací . Družice se stala první komerční a první nestátní kosmickou lodí, která se dostala do blízkosti Měsíce [1] .
Když byla družice 24. prosince 1997 vypuštěna, horní stupeň pracoval jednu sekundu místo plánovaných 130 a náklad byl oddělen v nouzovém režimu. Pro záchranu satelitu byla navržena jedinečná trajektorie, která umožnila využít gravitaci Měsíce. Operace změny oběžné dráhy družice probíhala od 10. dubna do 19. června 1998 a skončila naprostým úspěchem. V roce 2002 bylo kvůli technickým problémům na palubě satelitu vypnuto vysílání a přeneseno na hřbitovní oběžnou dráhu. Časopis Aviation Week & Space Technology nominoval účastníky záchrany HGS-1 v roce 1998 na cenu „Nejlepší úspěch ve vesmíru“.
V době výstavby Asiasat-3 provozovala společnost Asia Satellite Telecommunications dva telekomunikační satelity, Asiasat-1 a Asiasat-2 . První Asiasat byl založen na vesmírné platformě HS-376 (vyráběné Hughes Space and Communications International ) a druhý založený na AS-7000 (vyráběný Astro Space , divize General Electric ). Během provozu Asiasat-2 se objevily problémy související se snížením účinnosti transpondérů v pásmu Ku , což vedlo ke konfliktu s pojišťovnami a hrozilo soudní spory. Na pozadí potíží s provozem Asiasat-2 se společnost Asia Satellite Telecommunications rozhodla vyrábět Asiasat-3 na základě vesmírné platformy HS-601 vyráběné společností Hughes Space and Communications International. Volba padla na modifikaci HS-601HP [2] .
V únoru 1996 uzavřela společnost Asia Satellite Telecommunications dohodu s Hughes Space and Communications International o vybudování satelitu založeného na vesmírné platformě HS-601HP [2] . Velikost kosmické lodi se složenými solárními panely byla 3,1 × 3,4 × 4,0 m. S otevřenými bateriemi byla šířka 26,2 m. Hmotnost měla být 2534 kg [3] .
Kosmická loď nesla 28 transpondérů v pásmu C , každý napájený 55wattovým elektronkovým zesilovačem s pohyblivou vlnou . 16 transpondérů v pásmu Ku mělo každý výkon 138 wattů a byly také napájeny elektronkovými zesilovači s postupnou vlnou. Dva solární panely na bázi arsenidu galia měly generovat až 9900 wattů. Provoz družice při provozu v zemském stínu zajišťovalo 29 prvků nikl-vodíkové baterie [4] .
Anténní komplex byl nakonfigurován tak, že v pásmu C poskytuje oblast pokrytí podobnou satelitu Asiasat-2 a v pásmu Ku duplikuje pokrytí Asiasat-1 v pásmu C. Kromě toho byl poskytnut přesměrovatelný transpondér v Ku pásmu, který se mohl pohybovat podle potřeb. Oblast pokrytí přesměrovaného transpondéru byla dostatečná pro pokrytí například Austrálie. Po vypuštění Asiasat-3 plánovala operátorská společnost přesunout uživatele Asiasat-1 na něj, který se měl přesunout do bodu nad 122° východní délky. e. Celkové náklady na kontrakty na výrobu a spuštění Asiasat-3 činily 220 milionů dolarů [2] .
Asiasat-3 měl být vypuštěn 23. prosince 1997 v 02:19 UTC , ale ten den byla ve výšce 10-12 kilometrů registrována rychlost větru 30-40 m/s, což výrazně překračuje přípustnou nosná raketa Proton (18 m/s) a start byl odložen [na 1] [5] .
Dne 24. prosince 1997 ve 23:19 GMT (25. prosince v 02:19 DMV) byla pomocí nosné rakety Proton-K vynesena do vesmíru družice Asiasat-3. Start provedly z 23. stanoviště kosmodromu Bajkonur bojové posádky vesmírných sil strategických raketových sil. Po 580 sekundách byl na referenční oběžnou dráhu vypuštěn svazek horního stupně DM3 + Asiasat-3. První zařazení horního stupně bylo úspěšné a skupina vstoupila na první přenosovou dráhu. Šest hodin po startu v 08:39 DMV byl horní stupeň zapnutý podruhé, ale místo běžných 130 sekund fungoval jednu. Motor se vypnul a došlo k nouzovému oddělení užitečného zatížení. V důsledku toho se kosmická loď dostala na mimoprojektovou oběžnou dráhu [5] :
Cílové parametry |
Aktuální parametry | |
---|---|---|
orbitální sklon | 13,15° ±0,15° | 51,37° |
perigee | Najeto 9650 ±400 km | 203 km |
apogee | 36000 ±150 km | Najeto 36008 km |
oběhové období | 13:47:45 ±550 s | 636 min |
Nouzová družice dostala mezinárodní označení 1997-086A a číslo podle katalogu družic NORAD - 25126 [5] . V souvislosti s Asiasat-3 došlo k neobvyklému právnímu incidentu souvisejícímu s národností satelitu. Sídlo zákazníka satelitu Asia Satellite Telecommunications bylo v Hongkongu , který se stal součástí ČLR 1. července 1997 . V očekávání této události byla v květnu 1996 společnost Asia Satellite Telecommunications přeregistrována na Bermudách , které spadají pod britskou jurisdikci. Z právního hlediska byl Asiasat-3 britský. NASA ve svých zprávách Orbital Information Group jasně přisoudila kosmickou loď jurisdikci ČLR [6] .
První (neoficiální) verze důvodů, které vedly k havárii horního stupně, byly spojeny s možným vyhořením plynového generátoru pohonného systému DM3. Pro zjištění příčin havárie byla vytvořena zvláštní komise [5] .
Jednalo se o osmý komerční start nosné rakety Proton-K v zájmu zahraničního zákazníka a osmý start tohoto typu nosné rakety v roce 1997. Proton byl vyroben v Khrunichev GKNPTs, horní stupeň DM3 v RSC Energia , který byl upraven pro vesmírnou platformu HS-601. K připevnění satelitu k hornímu stolku byl použit adaptér SAAB Ericsson-1666 [5] .
Na tiskové konferenci 25. prosince generální ředitel Asiasat Peter Jackson uvedl , že společnost „zamýšlí pouze korigovat dráhu satelitu, aby zabránila jeho pádu v obydlených oblastech“. Taková reakce na nouzovou situaci byla vysvětlena tím, že zásoba paliva na palubě nestačila k vynesení kosmické lodi na cílovou oběžnou dráhu. M. Tarasenko, sloupkař časopisu Novosti kosmonavtiki , zhodnotil situaci slovy: „vytažení sondy Asiasat-3 z její současné oběžné dráhy je zcela beznadějná záležitost“ [5] .
Aby se zabránilo nekontrolovanému pádu na Zemi, byla orbita Asiasatu-3 korigována pomocí palubního pohonného systému a perigeum bylo zvýšeno na 350 km [7] .
Dne 27. prosince 1997 byla vytvořena Meziresortní komise, jejímž předsedou byl první zástupce ředitele TsNIIMashi N. A. Anfimov . Komise byla vytvořena společným rozkazem generálního ředitele RCA Yu. N. Kopteva a vrchního velitele strategických raketových sil V. N. Jakovleva ; zahájila práce 30. prosince a svůj závěr musela předložit ke schválení RCA a strategickým raketovým silám do 30. ledna 1998 [8] .
Po analýze telemetrie byly vytvořeny čtyři oficiální verze nehody [8] :
Šetření ukázalo, že při oddělování horního stupně od třetího stupně nosné rakety Proton-K nebyly pozorovány žádné anomálie. Palubní systémy horního stupně fungovaly až do okamžiku nehody normálně a povely byly vydávány v souladu se sekvenčním schématem letu. Systémy přívodu paliva a spouštění motoru v nulové gravitaci fungovaly normálně [8] .
Situace na palubě se začala měnit poté, co byl vydán povel k druhému zapnutí motoru: teplota stěny plynového potrubí za turbínou (parametr T-74) začala prudce stoupat a po 0,2 s dosáhla přibližně 700 ° C (normální hodnota - 400-430 ° C). Po 0,2-0,25 sekundách se všechny parametry pohonného systému staly abnormálními. Současně byly zaznamenány anomální odchylky v náklonu , stáčení a rotaci, které naznačovaly výskyt významné boční síly. Stejná boční síla vychýlila spalovací komoru hlavního motoru. Telemetrie ukázala, že po objevení se boční síly začal tlak v palivové nádrži klesat, což bylo jednoznačně spojeno s poškozením nádrže. Tyto údaje nám umožnily konstatovat, že došlo k vyhoření plynovodu za turbínou turbočerpadlového agregátu hnacího motoru horního stupně. Tryskové odstřely z místa vyhoření vytvořily nezamýšlenou boční sílu. Stejný proud prohořel palivovou nádrží [8] .
Komise zjistila, že 4 měsíce před touto nehodou došlo ze stejného důvodu k poruše horního stupně při pozemních testech prováděných RSC Energia, tato informace však nebyla zveřejněna. V. Voronin, sloupkař ruského časopisu Novosti kosmonavtiki, poznamenal, že velmi podobná situace nastala při nehodě 25. prosince 1996, ke které došlo při startu meziplanetární stanice Mars-96 [8] .
Testy provedené v RSC Energia potvrdily okolnosti nehody. V důsledku toho byla přijata verze o pronikání plynného kyslíku přes zvětšené mezery do čerpadla okysličovadla [8] :
Důvodem neúspěchu přechodu motoru RB do režimu při druhém startu byla porucha tlaku čerpadla okysličovadla po ~ 0,2 sekundách od příkazu k druhému startu. K poruše tlaku čerpadla okysličovadla došlo v důsledku pronikání zvýšeného množství plynného kyslíku na vstup oběžného kola čerpadla okysličovadla z chladicí dutiny axiálního ložiska přes zvětšené mezery v plovoucích kroužcích v důsledku vývoje anti - třecí povlak.
Zástupce RSC Energia V. M. Filin uvedl, že takovou závadu může mít osm horních stupňů, z nichž dva byly na Bajkonuru v různém stupni připravenosti ke startu. V souladu s doporučením Meziresortní komise byly prověřeny všechny horní stupně a vyměněna vadná ložiska. Na žádost lucemburské společnosti SES byly provedeny dodatečné testy na horním stupni, který měl vynést družici Astra-2A [8] .
Po vyplacení pojištění se satelit Asiasat-3 stal majetkem společnosti Hughes Global Services Inc. a dostal název HGS-1 [7] .
Podle jedné verze první nápad použít gravitační manévr poblíž Měsíce předložil Edward Belbrano( anglicky Edward Belbruno ). Když se 12. ledna dozvěděl o nehodě, zavolal Hughesovi a obdržel údaje o oběžné dráze satelitu. Poté se spojil s Rexem Ridenourem , se kterým již dříve pracoval v JPL, kde se podíleli na realizaci mise japonské lunární AMS Hiten . Dne 16. ledna, po konzultaci s Curtisem Potterveldem , byla Hughesovi navržena možnost záchrany HGS-1 kolem měsíce. Belbranova varianta předpokládala trvání operace 3-5 měsíců a sahající daleko za oběžnou dráhu Měsíce. Hughes se s tak protáhlou dráhou nespokojil – společnost ani samotný satelit neměly prostředky pro komunikaci na velké vzdálenosti. Ale společnosti se líbila myšlenka gravitačního manévru [1] .
Vedoucí skupiny Astrodynamics Chris Cutroneo poznamenal, že Belbranova přitažlivost nehrála důležitou roli ve vývoji záchranné satelitní dráhy, ale sloužila jako pobídka k nalezení řešení problému . Podle jeho názoru myšlenka zachránit Asiasat-3 pomocí gravitačního manévru kolem Měsíce patřila výhradně hlavnímu technologovi Hughes Space and Communications Jerrymu Salvatoreovi a byla jím nezávisle vynalezena [ 9] . Mark Skidmore, viceprezident Hughes Global Services a vedoucí satelitního záchranného programu, tvrdil, že nápad se zrodil během náhodného rozhovoru mezi Jerrym Salvatore a Ronaldem Swensonem na parkovišti [10] . Důležitou pomoc při výpočtech oběžné dráhy poskytl Cesar Ocampo , který použil sadu nástrojů Satellite Tool Kit od společnosti Analytical Graphics, Inc. [11] . Následně byla patentována orbita vyvinutá Jerry Salvatore a Cesarem Ocampem [k 2] . K určení přesných parametrů dráhy nouzového satelitu byl pozván Tom Martin [ 11 ] .
Vedení Hughes se rozhodlo omezit šíření informací o přípravách na záchranu satelitu a zcela přerušit vztahy s Edwardem Belbranem a jeho kolegy a po úspěšném dokončení záchranné operace se zástupci Hughes nikdy oficiálně nezmínili o účasti třetího - specialisté na party. Následně byl tento krok odsouzen a vedl k soudnímu sporu. "Toto zakrývání představuje vážnou nespravedlnost ze strany známé korporace historických událostí a poškozuje etické chování v letecké komunitě," řekl Cesar Ocampo v článku z roku 2006 [12] .
Společnost Hughes Global Services zahájila operaci s cílem uvést HGS-1 na geostacionární oběžnou dráhu, aniž by upozornila na své činy. Od 10. dubna do 12. dubna byly provedeny dva zkušební odpaly pohonného systému, které neměly vliv na parametry oběžné dráhy [13] . První informace o tom, že vozidlo začalo manévrovat, vešly ve známost z dvouřádkových prvků orbity kosmických lodí, které předkládá US Space Command a distribuuje Orbital Information Group of the Center. Goddard . 12. dubna 1998 byl proveden první manévr, který vedl ke zvýšení apogea na 63 460 km. Druhý manévr byl proveden 14. dubna přibližně v 18:15 UTC , po kterém se apogeum zvýšilo na 74 120 km a doba oběhu se zvýšila na 1512 minut. 16. dubna, přibližně ve 20:40 UTS, bylo provedeno třetí zařazení palubního motoru, což vedlo ke zvýšení apogea na 87 800 km a oběžné době na 1882 minut. 18. dubna asi ve 03:50 UTC byl proveden další manévr, který zvedl apogeum na 108 500 km a prodloužil dobu oběhu na 2490 minut. Poté byl 23., 26. a 30. dubna spuštěn motor, čímž se zařízení přeneslo na oběžnou dráhu s apogeem 320 000 km, což je perioda asi 7,8 dne. Přesnější informace o posledních manévrech bylo obtížné získat, protože dvouřádkové prvky jsou navrženy pro práci ve standardním pohybovém modelu SDP4, který není počítán pro oběžné dráhy s excentricitou větší než 0,9 [7] .
Pro zajištění stabilizace kosmické lodi při manévrech a pohybu na oběžné dráze byly rozmístěny dvě parabolické antény a samotné zařízení bylo stočeno kolem podélné osy. Solární panely se přitom nerozvinuly [7] . Palubní elektrické systémy byly napájeny dvěma vnějšími sekcemi solárních panelů umístěných na bočních stěnách satelitu. Plocha přístupných sekcí je 5,5 m 2 , což by v ideálním případě (při tříosé stabilizaci) mohlo vyrobit 2,2 kW energie [13] .
Důležitým problémem při realizaci manévrů byl problém stanovení množství paliva na palubě družice. Robert V. Swanson , prezident Hughes Global Services , to vyjádřil takto: „Protože jsme nikdy nic podobného nedělali, nevíme přesně, kolik paliva spotřebujeme. Samozřejmě vycházíme z nejlepších odhadů na základě 35 let zkušeností s výrobou a provozem kosmických lodí a také z počítačových simulací, ale žádné záruky neexistují“ [7] .
Dne 7. května asi v 00:00 UTC byl do vozidla předán manévrový program, podle kterého byl 8. května asi v 00:42 UTC spuštěn dvouminutový motor. Právě tento manévr poslal kosmickou loď k Měsíci. Zařazení bylo provedeno mimo zónu rádiové viditelnosti a informace o výsledku manévru byla přijata až po půl hodině [13] .
13. května v 18:52 UTC vstoupil HGS-1 do rádiového stínu Měsíce, odkud odlétal v 19:20. Minimální vzdálenosti k povrchu Měsíce bylo dosaženo v 19:55 UTC a činila 6248 km. Samotný Měsíc byl nad bodem na zemském povrchu na 17,99° j. š. sh. a 87,41° východní délky. e. Vzdálenost mezi středy Země a Měsíce v tu chvíli byla 389 627,9 km. V důsledku gravitačního manévru kolem Měsíce se změnil sklon oběžné dráhy kosmické lodi z 52,1° na 18,2°. Zároveň se perigeum zvýšilo ze 400 na 36 000 km. 17. května ve 03:00 UTC, během průletu perigeem, provedla sonda ještě jeden manévr a vstoupila na 15denní vyčkávací dráhu. Ronald Swenson 18. května prohlásil: „První průlet kolem Měsíce byl sice zcela úspěšný a všechny úkoly, které jsme si stanovili, byly splněny, přesto jsme si vždy říkali, že se pokusíme získat co nejlepší oběžnou dráhu. Druhý průlet kolem Měsíce zajistí výrazně lepší oběžnou dráhu a tím zvýší atraktivitu aparátu pro potenciální uživatele. Žádné další průlety kolem Měsíce neplánujeme, protože budou negovat provedená vylepšení“ [13] .
2. června ve 02:40 UTC byl zapnut další pohonný systém, který po 30 minutách provozu přenesl HGS-1 na trajektorii druhého přiblížení k Měsíci s apogeem 488 000 km. 6. června v 16:30 UTC satelit prošel ve vzdálenosti 34 300 km od měsíčního povrchu. V tuto chvíli byl Měsíc nad bodem 9,43 ° S. sh. a 72,95° východní délky. a vzdálenost mezi středy Měsíce a Zemí byla 397 042,4 km. Tento průlet kolem Měsíce změnil oběžný sklon kosmické lodi z 18,2° na 10,2°. 14. června v 16:15 UTC byl motor spuštěn na 46 minut, poté se sklon orbitální roviny změnil na 8,85°. Po dalším dvouminutovém manévru v 17:50 UTC byla vytvořena orbita 35 900 krát 82 300 km. Následovalo několik manévrů s cílem přenést satelit na téměř stacionární oběžnou dráhu. 16. června ve 14:29 UTC byl na 28 minut zapnut pohonný systém, který ve 45 000 km vytvořil dráhu 35 870 se sklonem dráhy 8,75° a dobou oběhu 28 hodin. 17. června v 18:29 UTC byl proveden manévr, který přenesl zařízení na oběžnou dráhu s apogeem 35 634 a perigeem 35 865 km, sklonem oběžné dráhy 8,72° a dobou oběhu 1434,3 minut. Dva krátké manévry 19. června stabilizovaly oběžnou dráhu a od té chvíle se HGS-1 nacházela na geosynchronní dráze překračující rovník nad Tichým oceánem v rozmezí délek 157° 32' - 56° 33' západní délky. D. (výška oběžné dráhy - 35 684 x 35 899 , doba otáčení 1436,4 minuty), sklon oběžné dráhy byl 8,70°. Trajektorie kosmické lodi vypadala jako osmička se středem blízko rovníku a extrémními body na šířce 8,7° na severní a jižní polokouli [13] .
Tato dráha měla své nevýhody: pro příjem nebo vysílání signálu bylo nutné mít anténu, která sleduje polohu kosmické lodi na obloze. To nebylo možné pro uživatele s domácími anténami, ale je to možné pro uživatele na lodích, kde jsou antény speciálně poháněny [13] .
K řízení pohybu aparatury byla použita rádiová, optická a radarová zařízení, která byla rozeseta po různých kontinentech. Zařízení bylo řízeno pomocí pozemní řídicí stanice PanAmSat ve Fillmore (Kalifornie) [13] . Celkové náklady na záchranu satelitu činily asi 1 milion amerických dolarů [1] .
![]() |
Kontrolní skupina [pro přesun družice na běžnou oběžnou dráhu pomocí lunárního manévru] odvedla vynikající práci. Vše proběhlo podle očekávání. To potvrzuje použitelnost této techniky pro budoucí lety.[čtrnáct] | ![]() |
Tým mise obnovy Měsíce odvedl vynikající práci. Vše proběhlo tak, jak bylo předpovězeno. Skutečně to potvrzuje životaschopnost této techniky pro budoucí mise. |
V červnu 1998 zaslal Hughes Space and Communications International dopis Ústavu aplikované matematiky. M. V. Keldysh z Ruské akademie věd jménem Vjačeslava Vasiljeviče Ivaškina s vyjádřením vděku za dříve vypracovanou teorii přenosu na geostacionární dráhu pomocí měsíčního gravitačního pole. Právě tyto studie tvořily základ matematických modelů, které umožnily provést tak bezprecedentní operaci na záchranu družice [13] .
Časopis Aviation Week & Space Technology nominoval účastníky záchrany HGS-1 v roce 1998 na cenu „Nejlepší úspěch ve vesmíru“ [15] . Během 50. mezinárodního astronautického kongresu , který se konal 4. až 8. října 1999 v Amsterdamu, Jerry Salvatore a Cesar Ocampo ( angl. Cesar Ocampo ) přednesli prezentaci o záchraně satelitu [16] .
Když se satelit usadil na stabilní oběžnou dráhu, dostal příkaz k uvolnění solárních panelů, které byly složeny během vzletu a manévrování. Pouze jeden ze dvou solárních panelů se podařilo otevřít. Vývojoví inženýři to vysvětlili tím, že kvůli nestandardní oběžné dráze byla družice vystavena extrémním teplotním změnám, které poškodily mechanismus otevírání solární baterie. V dubnu 1999 byl HGS-1 získán společností PanAmSat , přejmenován na PAS-22 a přemístěn na 60°E. [3] V červenci 2002 byla deaktivována a přesunuta na hřbitovní oběžnou dráhu [17] .
9. března 1998 Asia Satellite Telecommunications oznámila, že Asiasat-3S bude vyroben a vypuštěn na oběžnou dráhu, aby nahradil Asiasat-3. Nová komunikační družice je úplným analogem Asiasatu-3: výrobce Hughes Space and Communications International Inc., vesmírná platforma HS-601. Pro start byla opět zvolena kombinace Proton-K-DM3. Výkonný ředitel Peter Jackson k výběru nosné rakety uvedl: „I když konečné výsledky vyšetřování nebyly zveřejněny, první náznaky naznačují, že byly zjištěny příčiny a Proton brzy obnoví starty... Jsme přesvědčeni, že Odborníci na protony přijmou všechna nezbytná opatření, aby zajistili úspěšný start Asiasat 3S“ [18] . Asiasat-3S byl úspěšně vynesen na oběžnou dráhu 21. března 1999 z kosmodromu Bajkonur nosnou raketou Proton-K ve spojení s horním stupněm DM3 [19] .
Satelity řady AsiaSat | ||
---|---|---|
satelity | ||
Použité vesmírné platformy | ||
Společnosti | Asie satelitní telekomunikace |