AMSAT OSCAR 40 спутнигінің тарихы және апаттары

Кіріспе

АҚШ Әскери-теңіз күштерінің соғыс кемесі

AMSAT OSCAR 40, сондай-ақ AO 40 немесе жай ғана OSCAR 40 деп белгілі, OSCAR сериясының әуесқойлық радио спутнигінің орбиталық тағайындамасы болды. Ұшырылуға дейін ғарыш аппараты 3D фазасы немесе "P3D" деп аталды. AO 40 AMSAT ұйымымен құрастырылды. AO 40 жобасының жетекшісі – AMSAT DL, неміс AMSAT ұйымының өкілі Питер Гюльзов болды. Гюльзов мырзаның әуесқойлық шақыру белгісі DB2OS.

Жобалау, салу және іске қосу

3А фазасының ұшыру құралының сәтсіздігінен кейін жобалау зерттеулері жүргізілді және екі ізбасар спутниктің құрылысы басталды, олар тиісінше AO 10 (3B фазасы) және AO 13 (3C фазасы) аталды. AO 13 спутнигі ұшырылғаннан кейін 4-ші фазадағы спутниктің жобалау жұмыстары басталды. Алайда, бұл идея кейіннен тоқтатылды және Германиядағы жобалық команданың басшылығымен, Еуропаның көптеген елдерінен әуесқой радио жүктемелерімен 3D фазасының (орбиталық атауы: AO 40) жобалануы жүзеге асырылды. 1994 жылдан 2000 жылға дейін құрастыру жұмыстары Флорида штатының Орландо қаласындағы халықаралық әуежайдағы "Еркін сауда аймағы ғимаратында" орналасқан AMSAT ғарыш кемелерін интеграциялау орталығында жүргізілді. Ол 2000 жылдың 16 қарашасында Француз Гвианасындағы Курудан Ariane 5 ұшыру құралымен ұшырылды, ал құны 4,5 миллион АҚШ долларына бағаланды.

Операциялық мәселелер

2000 жылдың 13 желтоқсанында сағат 11:23 UTC-де AO 40 спутнигінен хабар тарату 400 Ньютондық қозғалтқышты іске қосу кезінде тоқтады. Басқару тобының мәлімдемесіне сәйкес, басқару клапандарының істен шығуына байланысты жанар май құбырларындағы қысымның артуы салдарынан жарылыс болған. Ұшырылмас бұрын алынып тасталуы тиіс қорғаныш қақпағы орнында қалған. Бұл қателік AO 13 спутнигінде қолданылған 400Н қозғалтқыштың газ шығару механизмі мен AO 40 спутнигіндегі механизмнің өзгешелігінен туындады, және қозғалтқыш тобы мен қозғалтқыш өндірушісі арасындағы түсініспеушілік жағдайды ушықтырды. Қозғалтқыш іске қосылғанда, қысым қажет емес жерде жиналды, нәтижесінде сындырушылық ақаулық пайда болды. Қозғалтқыштың жоғалтылуы AO 40 спутнигінің жобаланбаған экваторлық орбитада қалуына әкеп соқты. Осы оқиғаның нәтижесінде бірнеше радио жабдықтары жұмыс істемей қалды немесе іске қосылмады. Басқару тобының тырашаңдық күш-жігерінің арқасында, 2000 жылдың 25 желтоқсанында сағат 21:45 UTC-де Басқару тобының мүшесі, Жаңа Зеландиялық Ян Эшли (әуесқой радио шақыру таңбасы ZL1AOX) спутникке «қайта орнату» сигналын сәтті жіберу арқылы сигналдар қайта жаңғыртылды. Борттағы камералар спутниктің бағытын анықтау үшін пайдаланылды, ал магниттік моментті түзету жүйесі спутникті айналдырып тұрақтандыру үшін қолданылды. 2001 жылдың маусым айында перигейді көтеру және спутниктің орбитасын тұрақтандыру үшін апогей кезінде доғалық жылдамдатқыштан газ шығарылды. Бастапқы 400Н күйдіруіне байланысты ғарыш аппаратының апогейі бастапқы жобаланғаннан әлдеқайда жоғары болды, бірақ бұл елеулі мәселе болмады. Содан кейін байланыс құралдары мен камералар біртіндеп қайта іске қосылды.

Қателік

2004 жылдың 25 қаңтарында командалық топ мүшесі Стейси Миллс (әуесқой радио шақыру белгісі W4SM) негізгі батареядан алынған телеметриялық мәліметтердің өте төмен кернеуге дейін түскенін байқады. Бұл ішкі үй шаруашылығы блогының (IHU) компьютерінің транспондерлік жүктемелерге қуат беруді тоқтатуына себеп болды. Осы орбитада бұрын кернеудің төмендеуі негізгі батареямен қатар қосалқы батареяның қосылуына әкелді. Дегенмен, қосалқы батарея зарядталған күйде ұсталмады. Екі батареяны параллель қосу кернеуде айқын өзгеріске әкелмеді, бірақ қосалқы батареяны жеке түрде сынау мүмкін болмады. Негізгі батареяны ажыратуға көптеген әрекеттер жасалды, бірақ релелерді іске қосу үшін жеткіліксіз кернеу болды. Бір күні негізгі батареяда ашық тізбек ақаулығы туындауы мүмкін, сонда ғарыш кемесі қосалқы батареялар арқылы қайтадан іске қосылуы мүмкін. Алайда, төменде талқыланған себептерге байланысты, мұның болуы өте күмәнді. Командалық топ негізгі батареяның істен шығуының себебі бастапқы жарылыс кезінде келтірілген зақымдар екеніне сенеді, және қосалқы батарея да ұқсас зақымдарға ұшыраған болуы мүмкін, бұл AO 40-ты қалпына келтіруді қиын жасайды. Бастапқы жарылыс ғарыш кемесінің соңында, оған "Омни" антенналары бекітілген жерде жарылғаны анық болды. Бұл жағдай батареяларды температураның күрт өзгеруіне ұшыратты, ал жарылыс өздігінен жасушаларға физикалық зақым келтірген болуы мүмкін. Осы соңғы ақаулықтан кейін, жаңа Кеплер элементтері AO 40 орбитасының жартылай үлкен осінің шамамен 2,7 км-ге ұлғаюына сәйкес келетін орбиталық кезеңнің ұлғаюын тұрақты түрде көрсетті. Егер AO 40-тың массасы 400 кг болса, бұл өзгеріске орбитаның жылдамдық векторы бағытында шамамен 160 000 джоуль энергия жұмсалуы керек болды. Жарылыс энергиясын осы деңгейде шоғырландыруы екіталай болғандықтан, қосалқы батареяның істен шығуымен бір уақытта одан да үлкен жарылыс болған болуы мүмкін. Бұл энергияның көзі белгісіз, бірақ ол қалпына келтірудің мүмкін емес екенін күшті түрде көрсетеді. (W4SM) 2004 жылдың 9 наурызында командалық топ мүшесі, Австралиядан келген Колин Хёрст (әуесқой радио шақыру белгісі VK5HI) 0310-0320 UTC (1541-ші орбита) аралығында күтілетін маяк жиілігінде радио шуының деңгейінің өзгергенін естіді. Командалық топ және оның көмекшілерінің желісі түсірген барлық телеметриялық мәліметтер AMSAT веб-сайтында сақталады.

On 25 January 2004, telemetry from the main battery was observed to go to an extremely low voltage by Stacey Mills (amateur radio call sign W4SM), a member of the Command Team. This caused the onboard Internal Housekeeping Unit (IHU) computer to cut power to the transponder payloads. Earlier in the same orbit the progressive drop in voltage caused the auxiliary battery to come online in parallel with the main battery. However the auxiliary battery was not being maintained in a charged state. Tying the two batteries in parallel did not result in an obvious change in voltage, but meant that the auxiliary battery could not be tested independently. Many attempts were made to disconnect the main battery, but insufficient voltage was available to drive the relays. It is possible that one day an open circuit failure may occur in the main battery, in which case the spacecraft may come to life again via the auxiliary batteries. However, for reasons discussed below this is highly unlikely. The command team believes that the main battery failure was probably a consequence of damage done during the initial explosive event, and it is likely that similar damage was done to the auxiliary battery, making an eventual recovery of AO 40 unlikely. It is clear that the initial explosion blew open the end of the spacecraft to which the omni antennas were attached. This exposed the underlying batteries to major fluctuations in temperature and the explosion itself may have caused physical damage to the cells. Following this final failure, the new keplerian elements have persistently shown an increase in orbital period corresponding to an increase in the semi major axis of AO 40's orbit by approximately 2.7 km. Assuming AO 40 had a mass of 400 kg, this change required approximately 160,000 joules of energy directed along the velocity vector of the orbit. Since an explosion would be unlikely to focus its energy so precisely, it is likely that a considerably larger explosion occurred synchronous with the final battery failure. The source of this energy release is unknown, but it strongly suggests that recovery will not occur. (W4SM)

On 9 March 2004, Colin Hurst (amateur radio call sign VK5HI) of Australia, a member of the command team, heard a change in the level of radio noise at the expected beacon frequency during the period 0310 to 0320 UTC (orbit 1541). All telemetry captured by the command team, and its network of helpers, is archived on the web at the AMSAT website.