Америка Құрама Штаттары Әуе күштері академиясының кішкентай спутниктік бағдарламасы

Кіріспе

FalconSAT – АҚШ Әскери-әуе академиясының (USAFA) шағын спутниктік инженерлік бағдарламасы. Спутниктер академия курсанттарымен жобаланып, құрастырылып, сынақтан өткізіліп, басқарылады. Жобаны Астронавтика факультетінің басшылығымен USAFA ғарыш жүйелерін зерттеу орталығы басқарады. Жобаға қатысатын курсанттардың көпшілігі ғарыш инженериясы саласындағы ғылым бакалавры дәрежесін алуға тырысады, бірақ басқа мамандықтардағы студенттер де (әдетте электр инженериясы, механикалық инженерия немесе компьютерлік ғылым) жобаға қосылады. Көптеген коммерциялық спутниктік жобалармен салыстырғанда FalconSAT-тың бюджеті айтарлықтай төмен, және ол өте қарқынды даму циклын ұстанады. Жыл сайынғы кадрлық жаңарудың жоғары деңгейіне байланысты (бағдарлама көбінесе аға курсанттардың жобасы болып табылады, сондықтан бітіруші курсанттарды жыл сайын алмастыру қажет) курсант-инженерлер спутниктік жүйелерді тез игеруге және оларға бейімделуге мәжбүр болады. Бұрын FalconSAT-тың FalconLaunch деп аталатын серік жобасы болған, ол зондтық ракеталар класындағы ұшу аппараттарын жобалаумен және дамытумен айналысқан.

Жерсеріктіктер

FalconGOLD (COSPAR 1997 065B) – 1997 жылдың 25 қазанында Atlas зымыранымен ұшырылды. Әртүрлі веб-парақшаларда FalconGOLD телеметриясы, USAF академиясының сыйлығы және AIAA сыйлығы туралы мәліметтер келтірілген. Жобалау және ұшыру тобы AIAA марапаттау тақтасында көрсетілген. GPSWorld.com-ның 1999 жылғы қазан айындағы мақаласында: «Бұл төмен құнмен, тікелей алынған эксперименттің нәтижелері GPS-тің жоғары биіктікте қолданылуына үміт беретін болды» делінген. Бұл жұмыс GPS-тің жанама сәулесін пайдалануға деген қызығушылықты күшейтті. Миссия 1997 жылдың 3-9 қараша аралығында орындалды, одан кейін құрылғының батареясы тозығып, құрылғы және оған берік бекітілген зымыраның жоғарғы сатысы орбитадағы пайдасыз объектілерге айналды. FalconSAT 1 (FS 1, COSPAR 2000 004D) – 2000 жылдың 27 қаңтарында жаңартылған Minuteman II зымырасымен (яғни, Minotaur 1 зымырасымен) ұшырылды. Ол Академияның физика бөлімі әзірлеген CHAWS (Charging Hazards and Wake Studies) экспериментін алып жүрді. Спутник орбитаға сәтті шығарылды, бірақ бір айдан кейін электр қуатының жетіспеуінен жоғалып кетті. Қайта жаңарту әрекеттеріне қарамастан, пайдалы ғылыми деректер алынбады. Миссия орбитада бір айдан кейін сәтсіз деп жарияланды. 2002 жылғы маусымдағы АҚШ Әуе күштерінің баспасөз хабарламасында: «FalconSat 1 техникалық тұрғыдан сәтсіз болғанымен, академиялық тұрғыдан үлкен жетістікке қол жеткізді» делінген. FalconSAT 2 (FS 2, COSPAR 2006 F01) – 2006 жылдың 24 наурызында Falcon 1 ұшыру құралы іске қосылғаннан кейін бірнеше секундтан кейін істен шыққандықтан зақымдалды. Ұшыру құралының жоғалуына қарамастан, спутник ұшыру құралының қолдау ғимаратына көбінесе зақымсыз қонды. Ол бастапқыда 2003 жылғы қаңтарда STS 114 ғарыш миссиясымен бірге Атлантиспен ұшырылуға жоспарланған. Оның жүк жүгі MESA (Миниатюралық электростатикалық анализатор) құралы болды, ол атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы плазмадан сынама алу үшін қолданылатын. Алынған деректер ионосфералық плазманың ионосфералық радиобайланысқа тигізетін әсерін салыстыру үшін пайдаланылатын. FalconSAT 3 (FS 3, COSPAR 2007 006E) – 5 эксперименттен тұрады, оның ішінде гравитациялық градиенттік бум, ұшыру адаптерінің соққы сақинасы және AFRL демеушілігімен бірнеше жүктер, соның ішінде MPACS (Микро Propulsion Attitude Control System), FLAPS (Flat Plasma Spectrometer) және PLANE (Plasma Local Anomalous Noise Experiment) бар. Ұшыру, Капе-Канаверал Әуе күштері базасындағы SLC 41-ден Atlas V 401 зымыранымен 2006 жылдың 8 желтоқсанында жоспарланған, бірақ бұл STS 116 миссиясының жоспарланған ұшырылуымен бірдей күнді құрастырғандықтан, 48 сағаттық дайындық қажет болды және кейінге шегерілді. Ұшыру 2007 жылдың 9 наурызында сағат 03:10 UTC-де MidSTAR 1 спутнигімен бірге өтті. FalconSAT 3 бағдарламалық жасақтамасы іске қосылғанда барлық ADCS сенсорларына қол жеткізуді шектесе де, барлық ғылыми мақсаттарға қол жеткізілді. Автобус бағдарламалық жасақтамасын жаңарту жұмыстары жалғасуда, бұл спутниктік автобус операцияларына және жүктердің жұмысына қатысты ақпаратты кеңейтуге мүмкіндік береді. Жерде және ғарыштағы оқу платформасын ұсынудан басқа, FalconSAT 3 Вест-Пойнттағы курсанттарға, Әуе күштері технологиялық институтының студент-офицерлеріне оқу құралы ретінде пайдаланылды, ал Калифорния штатындағы Ванденберг Әуе күштері базасындағы Air Force Space 100 курсын қолдау үшін жер станциясы құрылуда. 2017 жылдың қыркүйек айының соңында Әуе күштері FalconSAT 3 басқаруын AMSAT-қа аматорлық радио қызметі үшін қалған 5-6 жылға тапсырды. Аматорлық емес радио жиіліктері өшірілді. Спутникті пакеттік радио хабарламалар тақтасы және дигипитер ретінде пайдалануға болады. FalconSAT 3 2023 жылдың 21 қаңтарында орбитадан шығып кетті. FalconSAT 5 (FS 5, USA 221, COSPAR 2010 062E) – 2010 жылдың 20 қарашасында 01:25 UTC-де Minotaur IV зымыранымен ұшырылды. 12 миллион АҚШ долларына бағаланған миссия NASA веб-сайтында тіркелгенімен, деректер сол портал арқылы жұртшылыққа қолжетімді емес. Оның орнына, барлық спутниктік ақпарат пен деректер USAFA-да сақталады, бұл миссияның жағдайы туралы ешқандай ақпарат жарияланбайды. FalconSAT 6 (FS 6, COSPAR 2018 099BK) – 2018 жылдың 3 желтоқсанында Falcon 9 зымыранымен ұшырылды. Спутник әртүрлі қозғалтқыштарды сынап, жергілікті плазманы өлшейді. Falcon Orbital Debris Experiment (Falcon ODE, сондай-ақ AFOTEC 1 (Әуе күштері операциялық сынақ және бағалау орталығы 1), COSPAR 2019 026A) – 2019 жылдың 5 мамырында STP 27RD миссиясымен Electron зымыранымен ұшырылды, ол ғарыш объектілерін жерден бақылауды бағауға арналған. FalconSat 7 (FS 7, Peregrine немесе DOTSI, COSPAR 2019 036) – 2019 жылдың 25 маусымында Falcon Heavy зымыранымен ұшырылды. Басты мақсаты – мембраналық фотон сырғанағын пайдалана отырып, күн ғарыш телескопының технологиясын көрсету. FalconSAT 8 2020 жылдың 17 мамырында 13:14 UTC-де Atlas V зымыранымен ұшырылды. Ғарыш аппараты жаңа электромагниттік қозғалтқыш жүйесін, жеңіл антенна технологиясын, жұлдызды іздегішті, көміртекті нанотүтік радиожиілікті экспериментін, орбитадағы бағытты басқару үшін коммерциялық реакциялық дөңгелекті сынақтан өткізеді. FalconSAT 8 2020 жылдың 28 мамырынан бастап Boeing X-37B ғарыш аппаратынан бөлінді және Колорадо Спрингс, Колорадодағы Әуе күштері академиясының курсанттары қолданып жүр. FalconSAT X 2023 жылдың 11 қарашасында 18:49 UTC-де Falcon 9 Block 5 зымыранымен Transporter 9 миссиясының бөлігі ретінде ұшырылды. Спутник бұрынғылары сияқты жаңа технологияларды сынау үшін сынақ алаңы ретінде қызмет етеді, бірақ бортындағы эксперименттер туралы әзірге ешқандай ақпарат жарияланбады. Жоғарыда айтылғаннан басқа, FalconSAT 4 (FS 4) спутнигін құру жоспары болған, бірақ бұл спутникке арналған миссия тым амбициялы деп танылды және спутникке қаржы табу мүмкін болмады, нәтижесінде әзірлеу кезеңінің басында жоба тоқтатылды. Спутник қарапайым FalconSAT 5 спутнигімен ауыстырылды.

FalconGOLD (COSPAR 1997 065B) – was launched on 25 October 1997 on an Atlas rocket. Tested and proved the feasibility of using GPS to determine orbit position when outside the extent of the GPS constellation. Various web pages document FalconGOLD telemetry, a USAF Academy award, and an AIAA award. The design and launch team is documented on the AIAA award plaque. GPSWorld. com's October 1999 article declared "The results of this low cost, off the shelf experiment were quite encouraging for the use of GPS at high altitudes". This work accelerated enthusiasm for GPS side lobe exploitation. The mission operated from 3 to 9 November 1997, after which the batteries of the device were depleted and the device along with the rocket upper stage to which it was solidly bolted on became derelict objects in orbit. FalconSAT 1 (FS 1, COSPAR 2000 004D) – was launched on 27 January 2000 on a converted Minuteman II missile (that is, Minotaur 1 rocket). It carried the CHAWS (Charging Hazards and Wake Studies) experiment developed by the Physics Department at the Academy. The satellite was successfully placed into orbit but was lost about a month later due to an electrical power system failure. No useful science data was returned, despite repeated recovery attempts. The mission was declared a loss after about a month in orbit. A USAF press statement of June 2002 said: "While FalconSat 1 was a technical failure, it was a resounding academic success". FalconSAT 2 (FS 2, COSPAR 2006 F01) – Significantly damaged when Falcon 1 launch vehicle failed seconds after launch on 24 March 2006. Despite the loss of the launch vehicle, the satellite landed, mostly intact in a support building for the launch vehicle. It was originally scheduled for launch on STS 114 with the Space Shuttle Atlantis in January 2003. Its payload was the MESA instrument (Miniaturized electrostatic Analyzer), which would have been used to sample plasma in the upper atmosphere. The data would have been used to correlate the effect of ionospheric plasma on trans ionospheric radio communications. FalconSAT 3 (FS 3, COSPAR 2007 006E) – contains 5 experiments, including a gravity gradient boom, launch adapter shock ring, and several AFRL sponsored payloads, including MPACS (Micro Propulsion Attitude Control System), FLAPS (Flat Plasma Spectrometer), and PLANE (Plasma Local Anomalous Noise Experiment). The launch, aboard an Atlas V 401 from SLC 41 at Cape Canaveral Air Force Station, was scheduled to occur on 8 December 2006, however as this was on the same day as the scheduled launch of STS 116, and a 48 hour turnaround was required, it was delayed. Launch took place on 9 March 2007 at 03:10 UTC, alongside MidSTAR 1. While the FalconSAT 3 software architecture at launch limited access to all ADCS sensors, all scientific mission objectives were achieved. Bus software updates are ongoing, enabling enhanced visibility into satellite bus operations and payload performance. In addition to providing both a ground and space based training platform, FalconSAT 3 was used as a trainer for cadets at West Point, student officers at the Air Force Institute of Technology, and a ground station is in work at Vandenberg AFB, California to support the Air Force's Space 100 course. In late September 2017, the Air Force transferred control of FalconSAT 3 to AMSAT for use by the amateur radio service for the 5–6 years of expected life remaining. Non amateur radio frequencies were disabled. The satellite can be used as a packet radio bulletin board and as a digipeater. FalconSAT 3 decayed from orbit on 21 January 2023. FalconSAT 5 (FS 5, USA 221, COSPAR 2010 062E) – was launched on 20 November 2010 at 01:25 UTC on board a Minotaur IV. Though the US$12,000,000 mission is listed on a NASA website, data are not being made available to the public through that portal. Instead, all satellite information and data are maintained internally at USAFA, with no public information being released regarding the status of this mission. FalconSAT 6 (FS 6, COSPAR 2018 099BK) – was launched on 3 December 2018 on board a Falcon 9. The satellite test various thrusters and measure the local plasma. Falcon Orbital Debris Experiment (Falcon ODE, also known as AFOTEC 1 (Air Force Operational Test and Evaluation Center 1), COSPAR 2019 026A) was launched 5 May 2019 on an Electron rocket on the STP 27RD mission. which is intended to evaluate ground based tracking of space objects. FalconSat 7 (FS 7, also known as Peregrine or DOTSI, COSPAR 2019 036) – was launched on 25 June 2019 aboard a Falcon Heavy. The primary objective is to demonstrate solar space telescope technology utilizing a membrane photon sieve. FalconSAT 8 was launched on 17 May 2020 at 13:14 UTC on board an Atlas V rocket. The spacecraft will test a novel electromagnetic propulsion system, low weight antenna technology, a star tracker, a carbon nanotube radio frequency experiment, a commercial reaction wheel to provide attitude control in orbit. The FalconSAT 8 was deployed from the Boeing X 37B spacecraft around 28 May 2020 and is being used by cadets at the Air Force Academy in Colorado Springs, CO.
FalconSAT X was launched on 11 November 2023 at 18:49 UTC on board a Falcon 9 Block 5 rocket, as part of the Transporter 9 rideshare mission. The satellite will serve as a testbed to demonstrate new technologies as its predecessors, but no information has been released so far about the experiments onboard. In addition to the above, there were plans to construct FalconSAT 4 (FS 4) satellite, but the mission planned for this satellite was deemed too ambitious and funding could not be found for the satellite, leading to cancellation early on in the development. The satellite was replaced with the simpler FalconSAT 5.