Rakieta Atlas V wyniosła w udanej misji amerykańskiego satelitę pogodowego JPSS 2 i eksperyment dmuchanej osłony termicznej LOFTID dla NASA.
10 listopada 2022 r. przeprowadzono ostatni start rakiety Atlas V z zachodniego wybrzeża USA, z kosmodromu Vandenberg. System nośny wystartował ze stanowiska SLC-3E o 1.49 w nocy czasu lokalnego (w Polsce była już 10.49 rano).
Rakieta leciała w konfiguracji 401 – owiewka chroniąca ładunek o średnicy 4 m, bez rakiet bocznych pomocniczych i z pojedynczym silnikiem w górnym stopniu Centaur. Lot przebiegł pomyślnie. Po pierwszym uruchomieniu górnego stopnia Centaur, rakieta osiągnęła orbitę i niedługo po tym wypuściła satelitę JPSS 2 na prawidłowej orbicie.
Paręnaście minut później Centaur odpalił drugi raz, przez zaledwie 12 sekund, żeby ustawić się na odpowiedniej pozycji do eksperymentu LOFTID. Potem silnik RL10 został uruchomiony po raz trzeci i ostatni na 30 sekund, aby wyhamować na orbicie i przygotować demonstrację LOFTID do powrotu w atmosferze.
Po 12.00 czasu polskiego po nadmuchaniu struktury LOFTID, została ona wypuszczona przez górny stopień rakiety, zaczynając eksperyment powrotu. LOFTID przetrwał deorbitację i wejście w atmosferę ziemską. Rozłożył spadochron i wodował na Oceanie Spojnym. Załoga misji podjęła eksperyment i wyłowiła go z wody, jak również czarną skrzynkę z zarejestrowanymi danymi, która została wypuszczona przez eksperyment w powietrzu wcześniej.
O satelicie JPSS 2
JPSS 2 to drugi satelita meteorologiczny nowej generacji, budowany dla Amerykańskiej Narodowej Służby Oceanicznej i Meteorologicznej NOAA. Pierwszy statek tej serii JPSS 1 (obecnie nazywany NOAA-20) został wysłany w 2017 r.
Program JPSS (Joint Polar Satellite System) to segment satelitów na niskiej heliosynchronicznej orbicie polarnej. Umożliwia to rzadsze, ale dokładniejsze odczyty parametrów ziemskiej atmosfery w porównaniu do tradycyjnych satelitów pogodowych na orbicie geostacjonarnej.
Źródło: Northrop Grumman.
Program satelitów JPSS ma swoje korzenie w programie NPOESS, który został powołany do życia w 1994 r. w celu połączenia systemów meteorologicznych NASA, NOAA oraz Sił Powietrznych USA. Z prób nic jednak nie wyszło i zachowano oddzielenie tych programów i w 2010 roku zainicjowano cywilny JPSS.
JPSS 2 został zbudowany dla NOAA przez firmę Northrop Grumman na bazie ich platformy satelitarnej LEOStar-3 dla dużych satelitów. Na LEOStar-3 latały m.in. misje Landsat 8, Landsat 9 i ICESAT-2. JPSS 2 ma łączną masę 2930 kg.
Platforma umożliwia dokładną trójosiową stabilizację z dokładnym nakierowywaniem na nadir, ma rozkładany czterosegmentowy panel słoneczny z minimalną mocą 4 kW i napęd z tradycyjnymi chemicznymi silnikami odrzutowymi na hydrazynę. Komunikację z satelitą zapewnia ładunek obsługujący pasma Ka i X do ściągania danych i S do obsługi i diagnostyki. Satelita został przygotowany do pracy przez co najmniej 7 lat.
JPSS-2 podczas prac integracyjnych. Źródło: NG/NASA/NOAA.
Na statku zamontowano cztery główne instrumenty, podobne do tych wysłanych w JPSS 1: sondę mikrofalową ATMS (Advanced Technology Microwave Sounder) i sondę atmosferyczną na podczerwień CrIS (Cross-track Infrared Sounder) do profilowania temperatury atmosfery i pomiarów wilgotności, OMPS (Ozone Mapping and Profilers Suite) do pomiarów warstwy ozonowej w atmosferze oraz VIIRS (Variable Infrared Imaging Radiometer Suite) do obrazowania Ziemi w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni.
Jedyną różnicą w stosunku do poprzednika jest umieszczenie instrumentu RBI (Radiation Budget Instrument) do badania ziemskiego albedo (współczynnika odbijania promieni słonecznych). Na JPSS 1 podróżuje poprzednia wersja tego instrumentu CERES.
Początkowe działanie satelity nie obyło się bez problemów. Po wypuszczeniu satelity przez rakietę nie udało się w pełni rozłożyć jego panelu słonecznego. Satelita mógł jednak działać i ładował baterie przez częściowo rozłożony panel. Na szczęście szybko udało się uporać z tym problemem i rozłożyć wszystkie segmenty.
O eksperymencie LOFTID
LOFTID to wspólny eksperyment agencji NASA i operatora rakietowego United Launch Alliance, którego celem jest demonstracja działania dużej dmuchanej powłoki hamującej jako osłony termicznej podczas powrotu na Ziemię z niskiej orbity.
LOFTID (Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator) ma po nadmuchaniu średnicę 6 metrów. Osłona jest zbudowana ze sztucznych włókien, 15 razy mocniejszych od stali. Aby jednak przetrwać warunki powrotu orbitalnego materiał ten musiał zostać pokryty trójwarstwowym systemem FTPS (Flexible Thermal Protection System) rozwijanym przez NASA, który jest w stanie przetrwać ogrzanie swojej powierzchni do temperatury 1600 stopni Celsjusza.
Wizualizacja działania osłony LOFTID. Źródło: NASA.
Struktura taka jak LOFTID umożliwi konstruowanie większych osłon termicznych (bo rozkłada się dopiero w locie). To z kolei może umożliwić wykonywanie misji, w których konieczne będzie lądowanie większymi ładunkami w atmosferze – co na przykład konieczne w robotycznych misjach marsjańskich, a później także załogowych.
Konsorcjum ULA także jest zainteresowane rozwojem tej technologii. W przyszłości silniki dolnego stopnia rakiety Vulcan mają być odzyskiwane poprzez ich powrót w atmosferze i lądowanie na spadochronach. Przetrwanie wysokich temperatur powrotu tych silników może zapewnić taka dmuchana osłona.
LOFTID podczas wyławiania. Źródło: NASA TV.
Pożegnanie rakiety Atlas V z Kalifornią
Była to 97. misja w historii rakiety Atlas V – jednej z najpopularniejszych amerykańskich rakiet nośnych. Konsorcjum United Launch Alliance przygotowuje się do zastąpienia tej rakiety i linii Delta IV nowym systemem Vulcan, który ma zadebiutować w 2023 r.
Był to też ostatni lot tej rakiety z kosmodromu Vandenberg. Co prawda rakieta Atlas V ma jeszcze w planie wiele startów w tej dekadzie, to jednak żaden z nich już nie odbędzie się z zachodniego wybrzeża USA. Zespół konstrukcyjny może teraz rozpocząć prace przy wyrzutni SLC-3E, która musi teraz zostać przystosowywana do lotów nowej rakiety Vulcan. Natomiast wyrzutnia SLC-41, z której ULA korzysta na kosmodromie na Florydzie może technicznie być dostosowana do obsługiwania lotów zarówno rakiety Atlas V, jak i nowego systemu.
Na świecie przeprowadzono w tym roku już 150 udanych misji orbitalnych.
Więcej informacji:
Opracował: Rafał Grabiański
Na podstawie: NASA/Northrop Grumman/ULA/NSF
Na zdjęciu tytułowym: Misja JPSS 2/LOFTID startująca na rakiecie Atlas V. Źródło: United Launch Alliance.
