In den letzten Tagen haben die Medien erneut begonnen, das Thema eines für Russland rekordverdächtigen Starts am 14. Juli 2017 anzusprechen, als die Fregattenoberstufe 73 Satelliten in die Umlaufbahn brachte. Viele Geräte fielen dann jedoch aus, aber Roskosmos erklärt hartnäckig, dass er nicht an dem Unfall beteiligt war. Das amerikanische Unternehmen, das daraufhin seine Satelliten verlor, erhielt jedoch eine Versicherung, nachdem die russische Seite ihnen Fregattentelemetrie zur Verfügung gestellt hatte, was darauf hinwies, dass er es war, der den Ausfall der Satelliten verursachte.
Die meisten Satelliten (48) dieses Starts gehören zu Planet, und ich war interessiert zu sehen, ob alles in Ordnung ist. Bisher hat niemand auf sie geachtet, weil das Unternehmen selbst über ihr Schicksal schweigt, aber wie sich herausstellt, wird es genügend offene Daten für die Untersuchung geben. Und danach gibt es keinen Zweifel daran, dass viel mehr Satelliten Probleme haben, als sie jetzt in den Medien schreiben.
Planet und ihre Monde
Zunächst hat Planet (ehemals Planet Labs) jetzt eine Umlaufbahn von mehr als 250 Kubikmetern, wodurch es möglich ist, jeden Tag die gesamte Oberfläche des Landes zu fotografieren. Darüber hinaus wird fast das gesamte Volumen jedes kleinen Satelliten von Optiken belegt, und sie haben keinen Motor. Glücklicherweise schränken nur die Naturgesetze den menschlichen Einfallsreichtum ein, und es gibt eine Möglichkeit, die Umlaufbahnen von Satelliten auch ohne Antriebssystem zu beeinflussen.
Tatsache ist, dass sie zum einen alle in niedrigen Umlaufbahnen (maximal 600 km) fliegen und zum anderen faltbare Sonnenkollektoren haben. Dies bedeutet, dass Sie durch Drehen des Satelliten in verschiedene Richtungen in die Bewegungsrichtung den Luftwiderstand beeinflussen können, der in dieser Höhe natürlich sehr selten ist, aber immer noch leicht zu spüren ist.
Natürlich enthält der Satellit ein Steuerungssystem, mit dem Sie ihn in die richtige Richtung drehen können, und es stellt sich heraus, dass Sie mit seiner Hilfe die Abnahmerate steuern können (je größer der Luftwiderstand, desto schneller nimmt der Satellit ab). Und die Umlaufzeit (mit anderen Worten die Winkelgeschwindigkeit) hängt von der Höhe der Umlaufbahn ab. Je niedriger der Satellit, desto kürzer seine Periode, desto größer die Winkelgeschwindigkeit.
Taubensatelliten („Pigeon“, wie sie genannt werden) starten mehrere gleichzeitig auf einer Rakete (Rekord - 88 auf einmal). Eine Gruppe solcher gleichzeitig gestarteten Geräte heißt Flock („Flock“). Die Umlaufbahnen aller Satelliten derselben „Herde“ befinden sich in derselben Ebene. Daher besteht die Hauptaufgabe darin, die Satelliten jeder „Herde“ gleichmäßig entlang der Ebene ihrer Umlaufbahn zu verteilen:
Zu diesem Zweck wird der Kreis in gleiche Teile - Slots - unterteilt und jedem Satelliten wird ein eigener Slot zugewiesen. In diesem Fall sind alle Satelliten unmittelbar nach dem Start nahe beieinander, da sie von einer Rakete getrennt sind. Daher gibt es zwei Stufen: Trennung der Satelliten in ihren Slots und Beibehaltung der Position jedes Satelliten in seinem Slot. Und hier erinnern wir uns an die Winkelgeschwindigkeit. Dies hängt von der Höhe ab, und die Änderungsrate der Höhe kann durch die Ausrichtung der Vorrichtung beeinflusst werden.
Darüber hinaus ist die Höhe aller Geräte anfangs unterschiedlich, da sie sich auf unterschiedliche Weise von der Rakete trennen und kleine Abweichungen in der Höhe der resultierenden Satellitenumlaufbahn von der Geschwindigkeit und Richtung der Trennung abhängen. Und die Sache ist, dass der Dienst space-track.org es jedem erdnahen Satelliten ermöglicht, Daten auf seiner Umlaufbahn zu empfangen, die ungefähr einmal täglich aktualisiert werden (sowohl die aktuelle Umlaufbahn als auch alle vorherigen Messungen). So können wir sehen, wie sich die Umlaufbahnen der auf dieser Rakete abgefeuerten Planetensatelliten verhalten haben und wie sie entlang ihrer Umlaufbahnebene verteilt waren.
Ich muss sofort sagen, dass einer der 48 Taubensatelliten insgesamt in einer anderen Umlaufbahn landete (er wurde vorzeitig getrennt), während der andere Satellit (Lemur) in der Umlaufbahn landete, in der sich diese Taube befinden sollte (Lemur trennte sich später als zu seiner Zeit). Das heißt, sie schienen die Plätze zu wechseln. Offiziell konnte das niemand erklären. Gleichzeitig funktioniert dieser Lemur so, wie er sollte, und Dove hat sich nicht gemeldet, sodass wir nur 47 Geräte in Betracht ziehen werden.
Was ist passiert
Schauen wir uns zunächst den ersten Monat der Existenz von Satelliten an. Wenn Sie eines der Geräte nehmen und die Positionen aller anderen Satelliten relativ zum Zeitplan tagsüber überlagern, erhalten Sie die folgende Visualisierung:
Es gibt Tage entlang der Radialachse (vom Zentrum weg), und es ist deutlich sichtbar, wie sich die Satelliten im Laufe der Zeit entlang der Umlaufbahnebene kriechen. So weit, so gut. Schauen wir uns nun das Satellitenhöhen-Diagramm für die ersten 130 Tage an.
Wie wir sehen können, wurden alle Satelliten bis auf drei stetig auf die gleiche Höhe reduziert. Diese drei Satelliten fallen langsamer ab als die anderen, da sie nicht die oben beschriebene Bremsmethode verwenden. So verloren sie schnell die Fähigkeit, ihre Orientierung zu behalten. Auf dem Diagramm der Verteilung entlang der Ebene ist dies auch deutlich sichtbar:
Wir sehen, dass alle Geräte in diesen 130 Tagen ihre Steckplätze belegt haben und drei (rot, blau und lila) unkontrolliert über das gesamte Flugzeug fliegen. Da sie höher als die anderen sind, ist ihre Winkelgeschwindigkeit niedriger, daher befinden sie sich hinter den übrigen Satelliten, die wir in der Grafik sehen. Ein anderer Satellit (rote Linie) verhält sich ebenfalls ungewöhnlich, aber gemäß dem Höhendiagramm sehen wir, dass er die Bremsfähigkeit beibehält und kontrollierbar zum Schlitz knapp unter 0 Grad fährt.
Irgendwo in 45-50 Tagen nach dem Start verloren drei der 47 Satelliten vollständig die Fähigkeit, die Orientierung aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, außer Betrieb. In der nächsten Grafik werde ich diese Geräte ausschließen, um das Bild nicht zu überladen. Und heute sieht das Bild so aus:
Wie Sie sehen können, litten ungefähr 140 Tage lang drei weitere Fahrzeuge entlang der Umlaufbahn (grau, rot und pink) und ungefähr 165 Tage später ein weiteres (grün). Außerdem fällt die seltsame Bewegung eines anderen Satelliten (braun) auf. Das Höhendiagramm zeigt, dass er nicht zurückblieb, sondern schneller abnahm als andere:
Die Gründe für diesen Rückgang können nicht genau gesagt werden. Einerseits könnte Planet beschließen, dieses Gerät scharf auf einen anderen Steckplatz zu lenken. Auf der anderen Seite war es bereits Teil einer Site mit einer hervorragenden Verteilung von Geräten, und ich sehe keinen Grund, der ihn zwingen würde, dort rauszukommen. Das Gerät kann ausfallen, wenn es sich in einer „Bremsausrichtung“ befindet.
Was diese vier verlorenen Satelliten betrifft, so zeigt das Höhendiagramm, dass sie an einem Punkt immer noch ihre Ausrichtung änderten und schneller abnahmen, aber kaum normal funktionierten. Alle von ihnen waren gut in ihren Slots positioniert und hinterließen offensichtlich kein gutes Leben von dort. Diese Satelliten sind wahrscheinlich nicht tot, aber nicht voll funktionsfähig.
Es ist interessant, diese Grafik mit den beiden vorherigen Starts von Planet zu vergleichen:
VergleichPlanet's rekordverdächtiger Start von 88 Geräten gleichzeitig:
Einige Geräte werden aus der allgemeinen Gruppe ausgeschlossen, aber weit entfernt von den ersten drei unserer Markteinführung. Ein weiterer früherer Start:
Es ist zu sehen, dass viele Geräte ebenfalls ausgefallen sind, aber am Ende kamen alle zusammen. Dieses Verhalten der ersten drei Satelliten ist also eindeutig ausgeschaltet.
Im Moment haben wir also 4 von 48 Geräten, die tot sind, und 5 weitere, die eindeutig nicht ganz gesund sind.
Somit kann die Liste der ausgefallenen Geräte erweitert werden: MKAN x 2, Landmapper x 2, Mayak, Ecuador, Iskra, Cicero x 3, Taube x 4. Dies sind 14 ausgefallene Geräte, plus Lemur 2 Artfischer befindet sich nicht in seiner Umlaufbahn plus Weitere 5 Dove-Satelliten sind 4-5 Monate nach dem Start ungesund.
Mögliche Gründe
Eine Analyse des Vorfalls des Satellitenteams Mayak ergab, dass an der Fregatte ein Hydrazinleck vorliegen könnte. Diese Version wurde später von den Medien bestätigt und in Roskosmos zugegeben, dass bei einem der Motoren eine „Anomalie“ aufgetreten ist. Zwar besteht die offizielle Position darauf, dass diese „Anomalie“ nach der Trennung der Cubsat-Gruppe, bei der es viele Misserfolge gab, aufgezeichnet wurde, weshalb Roscosmos seine Schuld nicht zugibt. Nach offiziellen Angaben wurde in der 11440. Sekunde des Fluges, also nach ca. 3 Stunden, eine Fehlfunktion des Triebwerks festgestellt. Tatsache ist jedoch, dass sich die Dove-Satelliten erst viel später, in der achten Flugstunde, trennten, so dass sie von dem resultierenden Hydrazin betroffen sein könnten.
Und diese Version könnte die Anomalien bei Planetensatelliten erklären. Tatsache ist, dass Hydrazin, wenn es auf die Sonnenkollektoren gelangt, allmählich abgebaut wird und schließlich immer weniger Energie abgibt. Dementsprechend ist es umso schlimmer, je mehr Hydrazin auf sie gelangt. Nach dieser Version hatten die ersten drei Geräte Pech und konnten sich nach 50 Tagen nicht mehr mit Strom versorgen.
Ich muss sagen, dass höchstwahrscheinlich dasselbe mit den beiden Landmapper-Satelliten passiert ist. Astro Digital, ihr Entwickler, schrieb eineinhalb Monate nach dem Start, dass anfangs eine Verbindung zu den Geräten bestand, diese jedoch später verschwand. Wenn die anderen 5 Dove-Satelliten ungesund sind, kann dies einen ähnlichen Grund haben: die Verschlechterung der Sonnenkollektoren. Aber nicht so ernst wie die ersten drei Satelliten, die länger halten konnten. Es ist jedoch anzumerken, dass es andere Gründe für die Fehlfunktionen geben kann.
Material:
arxiv.org/abs/1509.03270arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/1.A33927www.space-track.orgspacenews.com/additional-cubesats-on-july-14-soyuz-flight-are-unresponsiveblog.astrodigital.com/not-nominal-we-lost-2-satellites-23e771a4bc8bwww.gazeta.ru/science/2018/03/12_a_11679697.shtmltass.ru/kosmos/5032458