Nos últimos dias, a mídia começou novamente a levantar o tópico de um lançamento que era recorde para a Rússia em 14 de julho de 2017, quando o estágio superior da Fragata lançou 73 satélites em órbita. No entanto, muitos dispositivos falharam, mas a Roskosmos teimosamente declara seu não envolvimento no acidente. No entanto, a empresa americana, que perdeu seus satélites, recebeu um seguro depois que o lado russo forneceu a telemetria de fragatas, o que indicava que foi ele quem causou a falha dos satélites.
A maioria dos satélites (48) deste lançamento pertence ao Planet, e eu estava interessado em ver se tudo está em ordem. Anteriormente, ninguém prestava atenção neles, porque a própria empresa fica em silêncio sobre o destino deles, mas, como se vê, haverá dados abertos suficientes para a investigação. E depois disso, não há dúvida de que muitos mais satélites estão enfrentando problemas do que estão escrevendo na mídia.
Planeta e suas luas
Para começar, o Planet (anteriormente Planet Labs) agora tem mais de 250 metros cúbicos em órbita, o que permite fotografar toda a superfície da terra todos os dias. Além disso, quase todo o volume de cada pequeno satélite é ocupado por óptica, e eles não têm motor. Felizmente, apenas as leis da natureza limitam a engenhosidade humana, e há uma maneira de influenciar as órbitas dos satélites, mesmo sem um sistema de propulsão.
O fato é que, em primeiro lugar, todos eles voam em órbitas baixas (máximo de 600 km) e, em segundo lugar, têm painéis solares dobráveis. E isso significa que, girando o satélite em diferentes direções para a direção do movimento, você pode influenciar a resistência do ar, que, é claro, é muito rarefeita nessa altitude, mas ainda é levemente sentida.
Obviamente, o satélite inclui um sistema de controle que permite girá-lo na direção certa e, com sua ajuda, você pode controlar a taxa de seu declínio (quanto maior a resistência do ar, mais rápido o satélite diminui). E o período orbital (em outras palavras, a velocidade angular) depende da altura da órbita. Quanto menor o satélite, menor o seu período, maior a velocidade angular.
Os satélites Dove (“Pigeon”, como são chamados) lançam vários de uma só vez em um foguete (recorde - 88 de cada vez). Um grupo desses dispositivos lançados simultaneamente é chamado de rebanho ("rebanho"). As órbitas de todos os satélites do mesmo "rebanho" estão no mesmo plano. Portanto, a principal tarefa é distribuir uniformemente os satélites de cada "rebanho" ao longo do plano de sua órbita:
Para fazer isso, o círculo é dividido em partes iguais - slots - e cada satélite recebe seu próprio slot. Nesse caso, imediatamente após o lançamento, todos os satélites estão próximos um do outro, porque são separados de um foguete; portanto, existem dois estágios: separação dos satélites em seus slots e manutenção da posição de cada satélite em seu slot. E aqui lembramos a velocidade angular. Depende da altura, e a taxa de mudança de altura pode ser influenciada pela orientação do aparelho.
Além disso, a altura de todos os dispositivos é inicialmente diferente devido ao fato de eles se separarem do foguete de maneiras diferentes, e pequenas variações na altura da órbita resultante do satélite dependem da velocidade e direção da separação. E o fato é que o serviço space-track.org permite que cada satélite próximo à Terra receba dados sobre sua órbita, atualizados aproximadamente uma vez por dia (a órbita atual e todas as medições anteriores). Então, podemos ver como as órbitas dos satélites do planeta lançadas naquele foguete se comportaram e como elas foram distribuídas ao longo de seu plano orbital.
Devo dizer imediatamente que um dos 48 satélites Dove terminou em outra órbita completamente (foi separado antes do tempo), enquanto o outro satélite (Lêmure) terminou em órbita onde Dove deveria estar (o Lêmure se separou mais tarde). Ou seja, eles pareciam mudar de lugar. Oficialmente, ninguém poderia explicar isso. Ao mesmo tempo, que o Lemur funciona como deveria e o Dove não entrou em contato, então consideraremos apenas 47 dispositivos.
O que aconteceu
Vamos primeiro olhar para o primeiro mês da existência de satélites. Se você pegar um dos dispositivos e sobrepor na programação por dia as posições de todos os outros satélites em relação a ele, você obtém a seguinte visualização:
Há dias ao longo do eixo radial (longe do centro), e é claramente visível como, com o tempo, os satélites se arrastam ao longo do plano da órbita. Até agora, tudo bem. Vejamos agora o gráfico da altura dos satélites nos primeiros 130 dias.
Como podemos ver, todos os satélites foram constantemente reduzidos à mesma altura, exceto três. Esses três satélites estão caindo mais devagar que os demais porque não usam o método de frenagem descrito acima. Então, eles rapidamente perderam a capacidade de manter a orientação. No gráfico da distribuição ao longo do plano, isso também é claramente visível:
Vemos que todos os dispositivos nesses 130 dias ocupavam seus slots e três (vermelho, azul e roxo) voam incontrolavelmente por todo o avião. Como são mais altas que as outras, sua velocidade angular é mais baixa e, portanto, ficam atrás do restante dos satélites, que vemos no gráfico. Outro satélite (a linha vermelha) também se comporta de maneira incomum, mas de acordo com o gráfico de altura, vemos que ele mantém a capacidade de frenagem e, de forma controlável, vai para o slot logo abaixo de 0 graus.
Portanto, em algum momento entre 45 e 50 dias após o lançamento, três dos 47 satélites perderam completamente a capacidade de manter a orientação. Em outras palavras, fora de ordem. No próximo gráfico, excluirei esses dispositivos para não confundir a imagem. E hoje a imagem fica assim:
Como você pode ver, em torno de 140 dias outros três veículos sofreram ao longo do plano da órbita (cinza, vermelho e rosa), e cerca de 165 dias outro (verde) se juntou a eles. Além disso, o movimento estranho de outro satélite (marrom) é impressionante. O gráfico de altura mostra que ele não estava atrás, mas começou a declinar mais rapidamente do que outros:
As razões para esse declínio não podem ser exatamente ditas. Por um lado, a Planet poderia decidir direcionar fortemente esta unidade para outro slot. Por outro lado, ele já fazia parte de um site com uma excelente distribuição de dispositivos, e não vejo razão para forçá-lo a sair dali. O dispositivo pode falhar enquanto estiver na orientação de "frenagem".
Quanto aos quatro satélites perdidos, o gráfico de altura mostra que em um ponto eles ainda mudaram de orientação e começaram a declinar mais rapidamente, mas dificilmente funcionam normalmente. Todos eles estavam bem posicionados em seus slots e, obviamente, não deixaram uma boa vida a partir daí. Esses satélites provavelmente não estão mortos, mas não totalmente funcionais.
É interessante comparar este gráfico com os dois lançamentos anteriores do Planet:
ComparaçãoLançamento recorde do planeta de 88 dispositivos por vez:
Vários dispositivos são eliminados do grupo geral, mas estão longe dos três primeiros do nosso lançamento. Outro lançamento anterior:
Pode-se ver que muitos dispositivos também foram desativados, mas no final todos eles se uniram. Portanto, esse comportamento dos três primeiros satélites está claramente nublado.
Portanto, no momento, temos 4 dos 48 dispositivos que estão mortos e mais 5 que claramente não são saudáveis.
Assim, a lista de dispositivos com falha pode ser expandida: MKAN x 2, Landmapper x 2, Mayak, Equador, Iskra, Cicero x 3, Dove x 4. Estes são 14 dispositivos com falha, mais o Lemur 2 Artfischer não está em sua órbita, além de outros 5 satélites Dove não são saudáveis de 4 a 5 meses após o lançamento.
Possíveis razões
Uma análise do incidente da equipe de satélites Mayak concluiu que poderia haver um vazamento de hidrazina na fragata. Esta versão foi posteriormente confirmada pela mídia e em Roskosmos admitiu que uma "anomalia" ocorreu com um dos motores. É verdade que a posição oficial insiste em que essa "anomalia" foi registrada após a separação do grupo Cubsat, em que houve muitas falhas, portanto a Roscosmos não admite sua culpa. De acordo com declarações oficiais, um defeito no motor foi registrado no 11440º segundo do vôo, ou seja, após cerca de 3 horas. Mas o fato é que os satélites Dove apenas se separaram muito mais tarde, na oitava hora de voo, para que pudessem ser afetados pela hidrazina resultante.
E esta versão pode muito bem explicar as anomalias dos satélites Planet. O fato é que, quando a hidrazina entra nos painéis solares, eles começam a se degradar gradualmente e, eventualmente, fornecem menos e menos energia. Assim, quanto mais hidrazina os atinge, pior. De acordo com esta versão, os três primeiros dispositivos tiveram azar e, depois de 50 dias, não conseguiram fornecer eletricidade.
Devo dizer, provavelmente, o mesmo aconteceu com os dois satélites Landmapper. O desenvolvedor da Astro Digital, um mês e meio após o lançamento, escreveu que inicialmente havia uma conexão com os dispositivos, mas depois desapareceu. Quanto aos outros satélites 5 Dove, se não forem saudáveis, isso pode ter um motivo semelhante: a degradação dos painéis solares. Mas não tão sério quanto os três primeiros satélites, o que lhes permitiu durar mais tempo. No entanto, vale a pena notar que pode haver outras razões para o mau funcionamento.
Materiais:
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