КАССИОПА
![]() CASSIOPE запускается на Falcon 9 v1.1 | |
Тип миссии | Технология Коммуникации Исследовать |
---|---|
Оператор | Университет Калгари |
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2013-055А |
САТКАТ нет. | 39265 |
Веб-сайт | http://www.asc-csa.gc.ca/eng/satellites/cassiope.asp |
Продолжительность миссии | Основная миссия: 18 месяцев [1] Расчетный срок службы: 2 года [2] [3] Прошло: 10 лет, 10 месяцев, 6 дней |
Орбиты завершены | 53807 [4] |
Свойства космического корабля | |
Автобус | МАК-200 |
Производитель | МДА (бонус) Магеллан Аэроспейс (субподрядчик) Com Dev (субподрядчик) |
Стартовая масса | 500 кг (1100 фунтов) [3] |
Размеры | 180 × 125 см (71 × 49 дюймов) [3] |
Власть | 5 солнечных панелей, генерирующих до 600 Вт [3] |
Начало миссии | |
Дата запуска | 29 сентября 2013 г., 16:00 | UTC
Ракета | Сокол 9 v1.1 |
Запуск сайта | Ванденберг SLC-4E |
Подрядчик | SpaceX |
Орбитальные параметры | |
Справочная система | Геоцентрический |
Режим | Низкая Земля |
Большая полуось | 7063 км (4389 миль) [4] |
Эксцентриситет | 0.0526838 [4] |
Высота перигея | 320 км (200 миль) [4] |
Высота апогея | 1064,2 км (661,3 миль) [4] |
Наклон | 80,9604 градуса [4] |
Период | 98,46 минут [4] |
СТО | 349,3323 градуса [4] |
Аргумент перигея | 335,9358 градусов [4] |
Средняя аномалия | 21,8 градуса [4] |
Среднее движение | 14.6254 [4] |
Эпоха | 30 января 2024 г., 12:46:11 UTC [4] |
Каскад, Smallsat и ионосферный полярный исследователь ( CASSIOPE ), [5] — Канадского космического агентства многоцелевой спутник (CSA), управляемый Университетом Калгари . Разработка и деятельность миссии с момента запуска до февраля 2018 года финансировались через CSA и программу Technology Partnerships Canada. [5] В феврале 2018 года КАССИОПА стала частью Европейского космического агентства в созвездия Swarm рамках программы сторонних миссий. [ постоянная мертвая ссылка ] , известный как Swarm Echo или Swarm-E. [6] Он был запущен 29 сентября 2013 года первым полетом ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 v1.1 . [2] [7] CASSIOPE — первый канадский гибридный спутник, выполняющий двойную миссию в области телекоммуникаций и научных исследований. Основные цели заключаются в сборе информации для лучшего понимания науки о космической погоде и одновременной проверке концепций высокоскоростной связи с использованием передовых космических технологий.
Спутник был развернут по эллиптической траектории. [8] полярная орбита [9] и оснащен коммерческой системой связи под названием Cascade, а также пакетом научных экспериментов под названием e-POP (усовершенствованный зонд полярного оттока). [9]
После подготовки первая ступень Falcon 9 была использована SpaceX для испытаний управляемого спуска и посадки . Хотя первая ступень была разрушена при столкновении с океаном, были собраны важные данные, и испытание было признано успешным. [10]
Космический корабль
[ редактировать ]КАССИОПА - это небольшой спутник массой 500 кг (1100 фунтов) , длиной 180 см (5,9 фута) и высотой 125 см (4,10 фута). Он сочетает в себе функции двух отдельных миссий, чтобы быть более экономически эффективным и снизить риск . [11]
Космический корабль несет основную полезную нагрузку, состоящую из двух комплектов приборов: коммерческой системы связи Cascade и научной полезной нагрузки под названием e-POP.
Каскад
[ редактировать ]Коммерческая полезная нагрузка, названная Cascade, представляет собой технологий в небе, целью которого является подтверждение концепции цифровой демонстратор широкополосной курьерской службы для коммерческого использования. Операционная концепция, созданная MDA, заключается в том, чтобы получать очень большие файлы данных, пока спутник вращается вокруг земного шара, временно хранить их на борту, а затем доставлять их в более позднее время практически в любой пункт назначения по всему миру. [11]
Демонстратор обеспечит безопасную цифровую службу доставки файлов с промежуточным хранением , используя тот факт, что CASSIOPE пролетает над большей частью земного шара 15 раз в день. Это было описано [ кем? ] в качестве курьерской службы, где клиенты используют небольшую параболическую антенну длиной один или два метра (три или шесть футов) для загрузки или скачивания файлов со скоростью 1,2 гигабита в секунду. Емкость хранилища составит от 50 до 500 гигабайт, а время доставки данных составит около 90 минут, в зависимости от точек получения и передачи данных по всему миру. [ нужна ссылка ]
электронный POP
[ редактировать ]Часть CASSIOPE e-POP представляет собой набор из восьми научных инструментов. Институт космических исследований Университета Калгари возглавляет научный проект, а MDA является генеральным подрядчиком миссии, включая запуск и эксплуатацию космического корабля. Орбитальная научная миссия продлится 21 месяц. [9]
e-POP будет собирать данные о солнечных бурях в верхних слоях атмосферы. Эти штормы вызывают полярное сияние или северное сияние, наблюдаемое в небе в северных широтах. Хотя эти атмосферные свечения могут представлять собой захватывающее зрелище в ночное время, вызывающее их излучение может мешать радиосвязи, GPS- навигации и другим космическим системам. [ нужна ссылка ] Восемь научных инструментов на борту «КАССИОПЫ» помогут ученым понять солнечную погоду и в конечном итоге спланировать меры по смягчению ее пагубных последствий. [8]
Полезная нагрузка e-POP содержит восемь научных инструментов: [12]
- Когерентная электромагнитная радиотомография (CER), измерение распространения радиоизлучения и ионосферных мерцаний.
- Fast Auroral Imager (FAI), измеряющий крупномасштабные полярные сияния.
- Эксперимент по определению высоты и профилирования GPS (GAP), высокоточное определение местоположения и ориентации.
- Ионный масс-спектрометр для визуализации и быстрого сканирования (IRM), измеряющий трехмерное распределение ионов.
- Феррозондовый магнитометр (MGF), высокоточное измерение возмущений магнитного поля
- Нейтральный масс-спектрометр (NMS), измеряющий массу, состав и скорость нейтральных частиц.
- Радиоприемный прибор (RRI), измеряющий распространение радиоволн
- Супратермальный электронный имиджер (SEI), измеряющий распределение низкоэнергетических электронов
Операции
[ редактировать ]После успешного запуска 29 сентября 2013 года CASSIOPE вступила в фазу ввода в эксплуатацию, которая продлилась до 1 января 2014 года, при этом на шине космического корабля или полезной нагрузке не было обнаружено никаких неисправностей. Использовались три наземные станции, в том числе Кируна (Швеция), Инувик (Канада) и немецкая антарктическая приемная станция на базе генерала Бернардо О'Хиггинса в Антарктиде. Планировалось, что обычные операции продлятся до марта 2015 года. Миссия была продлена за счет финансирования программы Technology Partnerships Canada через Управление промышленных технологий, которое в то время входило в состав канадского правительства. В феврале 2018 года Европейское космическое агентство в рамках программы сторонних миссий [ постоянная мертвая ссылка ] , интегрировал миссию в созвездие спутников Swarm, назвав CASSIOPE «Swarm-Echo», признавая синергию между двумя миссиями в сборе данных о космической погоде на низкой околоземной орбите. Партнерство позволило осуществлять четыре контакта с наземными станциями в день вместо одного, что значительно увеличило объем данных, которые можно было загрузить из набора инструментов e-POP.
11 августа 2016 года вышло из строя одно из четырех реактивных колес, используемых для управления ориентацией космического корабля. Это не оказало существенного влияния на работу космического корабля, поскольку для 3-осевого стабилизированного наведения требуются всего три колеса. Второе реактивное колесо вышло из строя 27 февраля 2021 года, в результате чего космический корабль принял медленно вращающуюся конфигурацию безопасного положения. Трехосное стабилизированное управление было восстановлено в сентябре 2021 года за счет реализации конфигурации момента смещения на двух оставшихся колесах (вращение колес в противоположных направлениях) и использования магнитных крутящих стержней для управления ориентацией. Три месяца спустя, 17 декабря 2021 года, вышло из строя третье реактивное колесо, в результате чего у космического корабля не осталось жизнеспособных методов наведения с фиксированной ориентацией. Хотя большинство инструментов e-POP были полностью работоспособны, без стабилизированного наведения многие научные цели не могли быть достигнуты, в результате чего оперативная часть миссии была завершена 31 декабря 2021 года. [13]
История
[ редактировать ]Спутник, который стал CASSIOPE, начался с концепции в 1996 году небольшого (70 кг/150 фунтов) недорогого микроспутника под названием Polar Outflow Probe , или POP. Канадское космическое агентство в 1997 году профинансировало технико-экономическое обоснование, в результате которого была разработана модифицированная концепция миссии, разработанная в 2000-2005 годах. [9] Пересмотренная концепция заключалась в объединении расширенной версии POP, называемой e-POP, с корпорации MDA коммерческим спутником под названием Cascade в один спутник, а также в разработке и создании типовой недорогой небольшой спутниковой шины , которая была бы полезна для другие канадские спутниковые миссии в будущем.
Восемь научных приборов e-POP были построены, откалиброваны и испытаны в 2005–2007 годах, а в 2008–2009 годах они были интегрированы в спутниковую шину для испытаний на уровне космического корабля. [9]
Запуск
[ редактировать ]Спутник был запущен 29 сентября 2013 года на борту ракеты SpaceX Falcon 9 v1.1 . [14]
На момент заключения контракта на запуск в 2005 году был SpaceX Falcon 1 запланированной ракетой-носителем . Первоначально запуск был запланирован на 2008 год с острова Омелек . Дата запуска переносилась несколько раз, и после того, как SpaceX прекратила выпуск Falcon 1, запуск был перенесен на гораздо более крупный Falcon 9 в июне 2010 года. [8] [15]
MDA заключила контракт с SpaceX на отправку полезной нагрузки CASSIOPE в первый полет принципиально новой ракеты-носителя — демонстрационный запуск без эксплуатации. [16] Falcon 9 v1.1, модернизированная по сравнению с оригинальной Falcon 9, представляет собой ракету на 60 процентов тяжелее и с увеличенной на 60 процентов тягой. [16] Полет был заключен с массой полезной нагрузки, которая очень мала по сравнению с возможностями ракеты, по сниженной цене, поскольку это была миссия по демонстрации технологий для SpaceX, что составляет примерно 20% от обычной опубликованной цены на SpaceX Falcon 9 LEO . миссии [17]
Поскольку это был первый полет новой ракеты-носителя, ВВС США оценили общую вероятность неудачи миссии почти в пятьдесят процентов. [18] В этом случае миссия была успешной, как и каждая из следующих 13 миссий Falcon 9 v1.1 до того, как в июне 2015 года на Falcon 9, рейс 19, произошел отказ ракеты-носителя и потеря миссии .
Верхняя ступень Falcon 9, использованная для запуска CASSIOPE, осталась заброшенной на распадающейся эллиптической низкой околоземной орбите, которая по состоянию на 20 января 2016 г. [update], имел перигей 317 км (197 миль) и апогей 1283 км (797 миль). [19]
Испытания ракеты-носителя после миссии
[ редактировать ]После того, как вторая ступень отделилась от ступени ускорителя, SpaceX провела новые летные испытания , в ходе которых ракета-носитель попыталась контролируемым образом вернуться в нижние слои атмосферы и замедлиться до имитации приземления над водой. [20] Испытание прошло успешно, но разгонную ступень восстановить не удалось.
После трехминутного этапа запуска 29 сентября 2013 года положение ступени ускорителя было изменено, и три из девяти двигателей повторно заработали на большой высоте, как и планировалось, чтобы начать торможение и управляемую траекторию спуска к поверхности океана. Первый этап испытаний прошел хорошо, и первый этап благополучно возобновился . [14]
Однако первая ступень начала крениться из-за аэродинамических сил при спуске через атмосферу , причем скорость крена превысила возможности системы ориентации (САУ) разгонного блока свести ее на нет. Топливо в баках центрифугировалось наружу, и единственный двигатель, участвовавший в маневре замедления на малой высоте, отключился. Обломки первой ступени впоследствии были извлечены из океана. [14]
SpaceX также провела испытания второй ступени после миссии . Хотя ряд новых возможностей был успешно протестирован во время полета CASSIOPE 29 сентября 2013 года, возникла проблема с перезапуском второго этапа. Испытание по повторному запуску вакуумного двигателя Merlin 1D второй ступени после того, как ракета развернула свою основную полезную нагрузку (CASSIOPE) и все вторичные полезные нагрузки наноспутника, оказалась неудачной. [10] Двигатель не удалось перезапустить, пока вторая ступень находилась на низкой околоземной орбите.
Вторичная полезная нагрузка
[ редактировать ]Пять наноспутниковых космических аппаратов, которые также были доставлены на орбиту на той же ракете-носителе, которая несла основную полезную нагрузку КАССИОПА: [11]
- CUSat , Корнельский университет
- Исследование сопротивления и нейтральной плотности атмосферы (DANDE), Университет Колорадо в Боулдере
- три сферы пассивной атмосферной калибровки на полярной орбите (POPACS), каждая из белых алюминиевых сфер размером 10 см (4 дюйма), совместный проект Университета штата Морхед , Университета Арканзаса , Университета штата Монтана , Университета Дрекселя и Planetary Systems Corporation . [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хауэлл, Элизабет (27 сентября 2013 г.). «SpaceX запустит в воскресенье спутник космической погоды для Канады» . Space.com . Проверено 13 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б Грэм, Уильям (29 сентября 2013 г.). «SpaceX успешно запускает дебютный Falcon 9 v1.1» . Космический полет НАСА . Проверено 13 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Информационный бюллетень о CASSIOPE/e-POP» . Университет Калгари. 2014. Архивировано из оригинала 31 октября 2013 года . Проверено 14 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л «Детали спутника КАССИОПА 2013-055A NORAD 39265» . Н2ЙО. 30 января 2024 г. . Проверено 30 января 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б Гиффин, Грегори Б.; Рессл, Вакар-ун-Нисса; Яу, Эндрю В.; Кинг, Э. Питер (2004). Кассиопа: канадская демонстрационная миссия по космической науке и передовой спутниковой связи на базе малых спутников . 18-я конференция AIAA/УрГУ по малым спутникам. Логан, Юта. 9–12 августа 2004 г. SSC04-VI-5.
- ^ «Роевое трио становится квартетом» . www.esa.int . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ Фауст, Джефф (27 марта 2013 г.). «После Dragon внимание SpaceX возвращается к Falcon» . Журнал НьюКосмос . Проверено 5 апреля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Баучер, Марк (26 июня 2012 г.). «Канадский спутник КАССИОПА близок к старту» . SpaceRef Канада . Архивировано из оригинала 15 января 2013 года . Проверено 7 сентября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Расписание проекта e-POP» . Университет Калгари . 2013. Архивировано из оригинала 28 июля 2013 года . Проверено 6 сентября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ферстер, Уоррен (29 сентября 2013 г.). «Модернизированная ракета Falcon 9 успешно дебютирует в Ванденберге» . Космические новости . Архивировано из оригинала 30 сентября 2013 года . Проверено 30 сентября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Мессье, Дуг (10 сентября 2013 г.). «Превью полета Falcon 9 из Ванденберга» . Параболическая дуга . Проверено 11 сентября 2013 г.
- ^ «Полезная нагрузка e-POP на КАССИОПЕ» . Университет Калгари. 2013. Архивировано из оригинала 31 октября 2013 года . Проверено 20 февраля 2014 г.
- ^ «Научные операции КАССИОПЫ подходят к концу» . 2022.
- ^ Перейти обратно: а б с Мессье, Дуг (29 сентября 2013 г.). «Falcon 9 выводит полезную нагрузку на орбиту из Ванденберга» . Параболическая дуга . Проверено 30 сентября 2013 г.
- ^ Баучер, Марк (28 июня 2010 г.). «Возвращение к старым новостям: SpaceX запустит КАССИОПУ» . SpaceRef Канада . Архивировано из оригинала 17 июля 2012 года . Проверено 7 сентября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кларк, Стивен (28 сентября 2013 г.). «SpaceX проведет испытания обновлений Falcon 9 в воскресенье» . Космический полет сейчас . Проверено 28 сентября 2013 г.
- ^ Клотц, Ирен (6 сентября 2013 г.). «Маск говорит, что SpaceX проявляет «чрезвычайную параноидальность» во время подготовки к дебюту Falcon 9 в Калифорнии» . Космические новости . Архивировано из оригинала 22 сентября 2013 года . Проверено 13 сентября 2013 г.
- ^ «Отказ Корпорации космических технологий от допустимого предела риска для запуска» . Федеральный реестр . Правительство Соединенных Штатов. Федеральное управление гражданской авиации . 27 августа 2013 года . Проверено 21 января 2016 г.
Falcon 9 v1.1 — новая ракета-носитель. ВВС США установили, что общая вероятность отказа составляет почти пятьдесят процентов для каждого из первых двух запусков.
- ^ «Фалькон 9 Р/Б — Орбита» . Небеса Выше. 20 января 2016 года . Проверено 21 января 2016 г.
- ^ Линдси, Кларк (28 марта 2013 г.). «SpaceX быстро движется к первому этапу обратного полета» . Новые космические часы . Архивировано из оригинала 16 апреля 2013 года . Проверено 29 марта 2013 г.
- ^ Холеманс, Уолтер; Мур, Р. Гилберт; Канг, Джин (2012). Обратный отсчет до запуска POPACS (полярно-орбитальные пассивные сферы калибровки атмосферы) . 26-я ежегодная конференция AIAA/УрГУ по малым спутникам. 13–16 августа 2012 г. Университет штата Юта. SSC12-X-3.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Яу, Эндрю В.; Джеймс, Х. Гордон (июнь 2009 г.). «Миссия малого спутника усовершенствованного полярного зонда CASSIOPE (e-POP): наблюдения за космической плазмой и международное сотрудничество». Материалы конференции AIP . 1144 : 192–195. Бибкод : 2009AIPC.1144..192Y . дои : 10.1063/1.3169287 .
- Фудзикава, Нобуко; Хаякава, Хадзиме; Цуруда, Коитиро; и др. (2005). Спектрометр нейтральной массы и скорости (NMS) на космическом корабле e-POP/CASSIOPE (PDF) . Международные сессии Японского совместного совещания по наукам о Земле и планетах, 2005 г.
- Яу, Эндрю В.; Джеймс, Х. Гордон (2011). «Научные цели канадской миссии малого спутника CASSIOPE Enhanced Polar Outflow Probe (e-POP)». Солнце, солнечный ветер и гелиосфера . Серия специальных книг IAGA Sopron, том 4. Springer Нидерланды . стр. 355–364. Бибкод : 2011sswh.book..355Y . дои : 10.1007/978-90-481-9787-3_26 . ISBN 978-90-481-9786-6 .
- Яу, AW; Джеймс, Х.Г.; Бернхардт, Пенсильвания; и др. (апрель 2009 г.). «Миссия канадского расширенного полярного зонда оттока (e-POP): текущий статус и планируемые наблюдения и распространение данных» . Журнал науки о данных . 8 : S38–S44. дои : 10.2481/dsj.8.S38 .