Введение

Военный корабль ВМС США AMSAT OSCAR 40, также известный как AO 40 или просто OSCAR 40, являлся бортовым обозначением любительского спутника серии OSCAR. До запуска космический аппарат был известен как Фаза 3D или "P3D". AO 40 был создан организацией AMSAT. Руководителем проекта AO 40 был Петер Гельцов из AMSAT DL, немецкой организации AMSAT. У мистера Гельцова любительский позывной DB2OS.

Проектирование, строительство и запуск

После неудачи пусковой установки Фазы 3А были проведены проектные работы и началось строительство двух спутников-преемников, которые стали AO 10 (Фаза 3B) и AO 13 (Фаза 3C) соответственно. После запуска AO 13 началось проектирование спутника Фазы 4. Эта идея была позже отменена, и проектирование Фазы 3D (орбитальное название: AO 40) было начато под руководством проектной группы, базирующейся в Германии, с использованием радиолюбительских полезных нагрузок из многих стран Европы. Сборка осуществлялась на комплексно-испытательном комплексе AMSAT в "Здании свободной торговой зоны" в международном аэропорту Орландо, Флорида, с 1994 по 2000 год. Запуск был произведен 16 ноября 2000 года с помощью ракеты-носителя Ariane 5 с космодрома Куру во Французской Гвиане, а стоимость составила, по сообщениям, 4,5 миллиона долларов США.

Операционные проблемы

13 декабря 2000 года в 11:23 UTC передача сигналов от AO 40 прекратилась во время работы 400-ньютонного двигателя. Командная группа смогла установить, что произошел взрыв, вызванный давлением в трубопроводах топлива из-за неисправности управляющих клапанов. Защитный колпак, который следовало снять с двигателя перед запуском, остался на месте. Эта ошибка произошла из-за различий в системах стравливания 400N двигателей, использовавшихся в AO 13 и AO 40, усугубленных недопониманием между командой двигательной установки и производителем двигателя. При запуске двигателя давление накопилось в неположенном месте, что привело к разрушению. Потеря двигателя привела к тому, что AO 40 оказался на экваториальной орбите, для которой спутник не был предназначен. В результате этого инцидента несколько блоков радиооборудования вышли из строя или не могли быть введены в эксплуатацию. После напряженных усилий командной группы сигналы были восстановлены 25 декабря 2000 года в 21:45 UTC, когда член командной группы Ян Эшли (позывной ZL1AOX) из Новой Зеландии успешно отправил спутнику сигнал сброса. Бортовые камеры были использованы для определения ориентации спутника, а система магнитных моментов – для вращательной стабилизации. В июне 2001 года газ из дугового двигателя был выпущен в точке апогея для повышения перигея и стабилизации орбиты спутника. Из-за проблем с первоначальным импульсом 400N апогей космического аппарата оказался значительно выше запланированного, однако это не представляло серьезной проблемы. Впоследствии комплексы связи и камеры были постепенно повторно активированы.

Неудача

25 января 2004 года Стейси Миллс (позывной радиолюбителя W4SM), член командной группы, зафиксировала падение напряжения телеметрии от основной батареи до крайне низкого уровня. Это привело к отключению питания транспондеров бортовым компьютером внутренней системы жизнеобеспечения (IHU). Ранее, на той же орбите, постепенное снижение напряжения привело к включению вспомогательной батареи параллельно с основной. Однако вспомогательная батарея не поддерживалась в заряженном состоянии. Подключение двух батарей параллельно не вызвало заметных изменений напряжения, но исключило возможность независимого тестирования вспомогательной батареи. Было предпринято множество попыток отключить основную батарею, но для управления реле оказалось недостаточно напряжения. Не исключено, что в основной батарее может произойти обрыв цепи, в результате чего космический аппарат может вновь заработать от вспомогательных батарей. Однако, по причинам, которые будут рассмотрены ниже, это маловероятно. Командная группа полагает, что отказ основной батареи, вероятно, является следствием повреждений, полученных во время первоначального взрыва, и аналогичные повреждения, скорее всего, коснулись и вспомогательной батареи, что делает восстановление AO 40 маловероятным. Очевидно, что первоначальный взрыв повредил оконечность космического аппарата, к которой крепились всенаправленные антенны. Это подвергло батареи значительным колебаниям температуры, а сам взрыв мог нанести физические повреждения элементам батарей. После этого окончательного отказа новые кеплеровские элементы последовательно демонстрировали увеличение орбитального периода, соответствующее увеличению большой полуоси орбиты AO 40 примерно на 2,7 км. При массе AO 40 в 400 кг, для этого изменения потребовалось около 160 000 джоулей энергии, направленной вдоль вектора скорости орбиты. Поскольку взрыв вряд ли способен сфокусировать энергию с такой точностью, вероятно, что одновременно с окончательным отказом батареи произошел значительно более мощный взрыв. Источник этой энергии неизвестен, но это убедительно свидетельствует о том, что восстановление не произойдет. (W4SM) 9 марта 2004 года Колин Хёрст (позывной радиолюбителя VK5HI) из Австралии, член командной группы, зафиксировал изменение уровня радиошума на ожидаемой частоте маяка в период с 03:10 до 03:20 UTC (орбита 1541). Вся телеметрия, собранная командной группой и ее сетью помощников, архивируется в сети Интернет на сайте AMSAT.