В космос с помощью индийской ракеты-носителя (РН) PSLV была запущена уникальная пара европейских космических аппаратов — Proba-3. Один из них будет затмевать Солнце для второго, что позволит проводить изучение короны нашей звезды. Также с их помощью будет протестирован ряд новейших технологий.
Как прошёл запуск и почему европейцы использовали индийскую ракету, каковы особенности аппаратов, как они будут исследовать Солнце и какие технологии испытывать?
Содержание:
- Запуск
- Почему была выбрана именно индийская ракета?
- Особенности Proba-3
- Что дальше?
«Оккультер» затмевает Солнце для «Коронографа», иллюстрация. Credit: ESA.
Первоисточник статьи
Author: Колпаксиди Александр Павлович.
Запуск
Примечание: ниже приведено видео с YouTube, если оно не работает или медленно загружается, то можно посмотреть его на «Дзене» по этой ссылке.
Запуск индийской ракеты PSLV в конфигурации XL (PSLV-XL), на борту которой находились аппараты Proba-3, был произведён 5 декабря 2024 года в 13:34 по московскому времени со стартового комплекса №1 Космического центра имени Сатиша Дхавана на острове Шрихарикота в Бенгальском заливе. Аппараты отделились через 18 минут и 42 секунды после старта на высоте 1268 км. Они были запущены на высокоэллиптическую околоземную орбиту, подробнее о которой будет написано позже.
Это был уже 61 пуск этой РН, 58 успешный и 2 в текущем году, а также 4 космический запуск для Индии в 2024 году. Этот пуск PSLV получил обозначение C59. Также это 1 с 2001 года пуск, который осуществляется Индией по заказу ЕС, во время предыдущего, что интересно, был запущен аппарат Proba-1.
PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle, русс. «Ракета-носитель для запуска спутников на полярную орбиту») — РН среднего класса, разработанная Индийской организацией космических исследований (ISRO) для запусков преимущественно на полярные орбиты. Это четырёхступенчатая ракета, причём 1 и 3 ступени имеют твердотопливные ракетные двигатели (ТРД), а 2 и 4 — жидкостные, использующие производные гидразина в качестве топлива. На РН может быть установлено до 6 боковых ускорителей разного типа с ТРД. Кроме них устанавливается ещё 2 вспомогательных ускорителя, что необходимы для управления вектором тяги. PSLV-XL имеет 6 ускорителей самого мощного типа — PSOM-XL, а также 2 вспомогательных ускорителя. Первые 4 PSOM-XL запускаются сразу, а зажигание 2 других происходит через 25 секунд после старта РН. Первая ступень также имеет 8 небольших ТРД в межступенчатом пространстве, которые отводят её от второй ступени после отделения.
PSLV-XL может вывести до 3800 кг на низкую околоземную орбиту.
Установка головных обтекателей РН PSLV-XL с Proba-3. Credit: ISRO.
РН PSLV-XL с Proba-3. Credit: ISRO.
РН PSLV-XL с Proba-3. Credit: ISRO.
Почему была выбрана именно индийская ракета?
Запуск осуществлён на специфическую орбиту, что практически исключает возможность пуска Proba-3 с другими аппаратами. Нужно было подобрать такую ракету, чтоб она могла запустить только эти аппараты на заданную орбиту, но не была излишне мощной и, следовательно, дорогой. PSLV-XL оказалась наиболее подходящей РН, её пуск обошёлся Европейскому космическому агентству (ESA) всего примерно в 30 млн евро.
Также стоит учитывать, что в последние годы ЕС столкнулся с дефицитом собственных ракет, подробнее о нём написано в статье, посвящённой первому запуску новой европейской РН «Ариан-6». Европа постепенно выходит из этого кризиса. Например, 6 декабря состоялся первый запуск РН Vega-C после её аварии в 2022 году. Ракету Vega первоначально планировалось использовать для запуска Proba-3, однако в дальнейшем, когда стала известна проектная масса аппаратов и их орбита, от этой идеи пришлось отказаться: мощности этой РН не хватало.
Из-за дефицита ракет европейцы запускали большую часть своих аппаратов с помощью американских РН Falcon 9 компании SpaceX Илона Маска. Но ракеты Индии тоже использовались: после того, как «Роскосмос» в 2022 году отказался запускать спутники системы OneWeb (аналог Starlink), индийские LVM3 вывели 2 партии этих спутников (остальные были запущены с помощью Falcon 9).
Особенности Proba-3
Proba-3 — четвёртая миссия серии Proba (Project for On-Board Autonomy, русс. «Проект бортовой автономности») после Proba-1, -2 и -Vegetation. Нужно отметить, что все аппараты Proba являются в первую очередь демонстраторами, созданными для отработки новых технологий, и лишь во вторую — исследовательскими зондами. Бюджет Proba-3 составил 200 млн евро, основной объём расходов взяли на себя Испания (38%) и Бельгия (34%), также их компании и инженеры внесли наибольший вклад в подготовку миссии.
Как уже указывалось, миссия Proba-3 состоит из двух зондов:
- «Коронограф» (Coronagraph) будет проводить исследования солнечной короны. Обладает стартовой массой 314 кг, его размеры составляют 1,1 × 1,8 × 1,7 м.
- «Оккультер» (Occulter) будет затмевать «Коронограф». Обладает стартовой массой 231 кг, размеры составляют 0,9 × 1,4 (диаметр экрана) × 0,9 м.
Их суммарная стартовая масса — 545 кг. Каждый из них является самостоятельным космическим аппаратом со всеми необходимыми компонентами: источником энергии и аккумуляторами, двигательной установкой, системами наведения, навигации, управления и т. д.
Аппараты будут взаимодействовать в космосе для проведения всех совместных исследований. Во время работы они образуют огромный коронограф, размеры которого позволят почти полностью исключить явление дифракции, что мешает наблюдению внутренней солнечной короны.
«Оккультер» (на переднем плане) и «Коронограф». Credit: ESA.
Соединённые вместе «Коронограф» (внизу) и «Оккультер», установленные на адаптер полезной нагрузки. Credit: ESA/ISRO.
«Коронограф». Credit: ESA.
«Оккультер», экранно-вакуумная теплоизоляция установлена не полностью. Credit: ESA.
Зонды покрыты экранно-вакуумной теплоизоляцией, которой покрываются почти все современные космические аппараты и которая необходима для регуляции их температуры. Это многослойная оболочка из тонкой плёнки с металлическим напылением. Каждый аппарат управляется бортовой цифровой вычислительной машиной на основе проверенного временем двухъядерного 32-битного LEON-3 — члена целого семейства процессоров, специально разработанных ESA для космоса. Такой же компьютер, к примеру, установлен на исследовательский зонд Hera, что был запущен в октябре.
Оба аппарата двигаются по высокоэллиптической околоземной орбите: её перигей, т. е. ближайшая к Земле точка орбиты, находится на высоте 600 км; апогей, самая дальняя точка, расположена на высоте 60 530 км, наклонение — 59°. 1 оборот вокруг Земли аппараты будут совершать за 19 часов и 36 минут. Затмение «Коронографа» «Оккультером» будет поддерживаться в течение 6 часов.
Орбита аппаратов Proba-3 (масштаб не соблюдён). Credit: ESA.
«Коронограф» и «Оккультер» будут находиться друг от друга на расстоянии 150 метров, а во время затмения оно будет поддерживаться с точностью до миллиметра! Очевидно, что для такой высокой точности, которая поддерживается автоматически, необходимо было разработать ряд технологий. В дальнейшем их можно использовать в более сложных и интересных исследовательских миссиях, в более прикладных аппаратах и т. д. А Proba-3 позволит эти решения отработать.
«Оккультер» затмевает «Коронограф», иллюстрация. Credit: ESA.
Межспутниковая радиосвязь, которая осуществляется в S-диапазоне частот (2 — 4 ГГц) позволяет аппаратам обмениваться данными и координировать свои действия. Этот же диапазон будет использоваться для связи с Землёй.
Аппараты будут использовать различные методы для определения своего взаимного положения, что будет происходить в полностью автоматическом режиме. У перигея они смогут использовать систему навигации GPS, но у апогея она будет недоступна (высота орбиты спутников GPS составляет 20 180 км).
Для работы следующей системы на «Коронографе» установлены светодиоды, а на «Оккультере» — камеры. Автоматика анализирует снимки и определяет по расположению светодиодов расстояние и ориентацию аппаратов друг относительно друга. Эта система может работать на расстоянии не более 250 м, она устойчива к бликам и засветам.
Тестирование работы светодиодов на «Коронографе». Анимация создана из снимков, полученных в инфракрасном диапазоне спектра. Credit: ESA.
Третью систему можно использовать во время затмений: на «Коронографе» установлены датчики затенения, которые позволяют по размеру и положению тени от «Оккультера» определять положение аппаратов.
Самая точная система основана на лазере, установленном на «Оккультере». Луч будет отражаться от уголкового отражателя на «Коронографе» и возвращаться на первый аппарат, где установлен детектор. Именно эта система позволит обеспечить точность в 1 мм, но для её использования аппараты уже должны быть предварительно ориентированы другими системами.
Проверка лазера на «Оккультере», снимок получен в инфракрасном диапазоне спектра. Credit: ESA.
Точное выравнивание будет осуществляться двигателями на холодном газе, установленными на «Оккультере», что будут просто выбрасывать небольшое количество газа (азот), создавая тягу всего в 10 миллиньютонов.
Научная нагрузка Proba-3 состоит из нескольких приборов:
- ASPIICS — коронограф, состоящий из частей, разнесённых между двумя аппаратами (экран на «Оккультере», приёмник на «Коронографе»).
- DARA — абсолютный радиометр для измерения общего солнечного излучения. Установлен на «Оккультере».
- 3DEES — экспериментальный электронный спектрометр, способный определять энергию и направление движения электронов. Установлен на «Коронографе». Орбита аппарата как раз позволяет постоянно пролетать сквозь радиационные пояса Земли — область магнитосферы, в которой накапливаются и удерживаются высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны). В будущем приборы 3DEES могут быть установлены на другие космические аппараты.
Что дальше?
Планируется, что Proba-3 проработает не менее 2 лет, проведя за это время множество наблюдений и экспериментов с поддержанием точного расположения аппаратов. Отработка на Proba-3 новых технологий поможет применять их в будущем там, где требуется очень высокая точность расположения нескольких космических аппаратов. Некоторые варианты применения: создание космических телескопов с синтезированной апертурой, создания точных гравиметрических карт планет и т. д.
Успехов Proba-3!
Источник: kosmos-x.net.ru
