Спутник для исследования окружающей среды

Программа Environmental Research Satellite ( ERS , также Earth Resources Satellite ) представляла собой серию малых спутников, изначально эксплуатируемых Управлением аэрокосмических исследований ВВС США . Разработанные для запуска «на спине» к другим спутникам во время запуска, с отделением после выхода на орбиту, они были самыми маленькими спутниками, запущенными на сегодняшний день — то, что сегодня классифицируется как микроспутники . 33 спутника ERS шести различных серий были запущены между 1962 и 1971 годами ^[1], которые проводили научные исследования и служили испытательными стендами для изучения надежности новых компонентов космических аппаратов. ^[2]

TRS (Tetrahedral Research Satellite) Mk. 1 был разработан Space Technology Laboratories , подразделением TRW Inc. , как недорогой, миниатюрный «готовый к использованию» спутник, который клиенты могли бы использовать для проведения простых экспериментов на орбите. Mk. 1 представлял собой правильный тетраэдр со стороной 16 см (6,3 дюйма), на каждой грани которого было установлено достаточное количество солнечных элементов для проведения экспериментов и работы телеметрической системы, когда спутник находился на солнце. Передача данных в то время была постоянной, поскольку космический аппарат не включал ни внутреннюю батарею, ни систему управления. ^[3] Транзисторная система обеспечивала восемь каналов данных: пять для экспериментов, два для калибровки телеметрии и один для температуры космического аппарата. Антенна диаметром 40 дюймов (1,0 м) передавала данные. ^[4] на частоте 136,771 МГц . ^[5]

По оценкам, стоимость создания каждого спутника TRS составит всего 25 000 долларов США (что эквивалентно 213 888,89 доллара США в 2020 году), не считая расходов на разработку, запуск и эксплуатацию миссии. ^[3]

Подразделение космических систем ВВС (AFSSD), тогда возглавляемое полковником Т.О. Уиром, было первым и единственным заказчиком спутников TRS Mk. 1 компании STL, изначально купившим шесть для своей программы спутниковых исследований окружающей среды (ERS). ^[3] В конечном итоге было произведено десять спутников TRS Mk. 1, предназначенных для исследования радиации и потока микрометеоритов на околоземной орбите. Все они были запущены с авиабазы ​​Ванденберг, прикрепленными к основным полезным нагрузкам. ^[1]

^[1]

На момент запуска TRS 1 был самым маленьким спутником, когда-либо выводимым на орбиту. Алюминиевый космический аппарат нес 140 солнечных батарей, вырабатывающих 600 милливатт энергии, и пять ячеек обнаружения радиации. ^[4] Хотя спутник не отделялся от своего основного спутника, ^[1] он возвращал восемь минут данных за орбиту на станции слежения ниже. Он был спроектирован так, чтобы выключаться после 90 дней работы. ^[4] TRS 1 облетел Землю по низкой околоземной орбите . ^[8]

Данные, полученные с этих трех полностью успешных спутников TRS, вращающихся вокруг Земли по средним околоземным орбитам ^{[9] [10] [11]} (в пределах поясов Ван Аллена), дали ценные данные о влиянии орбитальной радиации на солнечные элементы. Важно, что было установлено, что кремниевые элементы p-on-n изнашиваются в пять раз быстрее, чем элементы n-on-p. Хотя защитные покрытия не влияли на деградацию n-on-p, было показано, что они полезны для более чувствительных элементов p-on-n. Неожиданным результатом эксперимента с солнечными элементами стало то, что, хотя в наземных испытаниях было замечено, что воздействие радиации на кварцевые покрытия элементов и эпоксидный клей, который крепил их к элементам, уменьшало свет, который они пропускали (и, следовательно, вырабатываемую энергию) элементам, на 15%, этого не наблюдалось на орбите. ^[12]

TRS 2 и 3 стали первым случаем одновременного вывода на орбиту двух спутников. ^{[3] Данные были получены с помощью коммуникационной сети} Minitrack НАСА в сотрудничестве с ВВС США. ^[13]

Конструкция TRS Mk. 2 представляла собой тетраэдр со стороной 21 см. Было произведено четыре: ERS-11 — ERS-14, хотя было запущено только два, оба с основной полезной нагрузкой ВВС США. ^[14] Они были рассчитаны на работу в течение одного года, после чего бортовой таймер отключал спутники. ^[5]

^[14]

Запущенный на высокоэллиптическую орбиту, которая подняла спутник на высоту 103 500 км (64 300 миль) над Землей и на расстояние 220 км (140 миль) в перигее , ^[15] ERS 12 измерил интенсивность заряженных частиц в магнитосфере . Его экспериментальный пакет обнаружил излучение со всех направлений, измеряя электроны на уровнях более 0,5 и 5 МэВ и протоны между 10 и 20 эВ и 50-100 эВ . ^[14] Космический аппарат возвращал данные до 1963-10-30. ^[5]

Источник: ^[18]

Орбита ERS 13 была похожа на орбиту ERS 12, с перигеем 250 км (160 миль), но даже более высоким апогеем : 120 317 км (74 762 мили). Вращаясь каждые шесть секунд, спутник измерял уровни электронов и протонов в поясах Ван Аллена с помощью всенаправленных детекторов излучения — сцинтилляционного счетчика и твердотельного детектора. ^{[17] [14] [a]} Бортовой передатчик мощностью 100 мВт мог достигать наземных станций только тогда, когда ERS 13 находился в пределах 40 280 км (25 030 миль) от Земли. Спутник нормально функционировал до 20 октября 1964 года, когда передача стала неустойчивой. ^[17] Спутник замолчал 25 января 1965 года. ^[5]

а (возможно, что ERS 12 и ERS 13 имели в своих пакетах одни и те же эксперименты)

Нет никаких доказательств того, что какой-либо исследовательский спутник Octahedral Mark 1 когда-либо летал.

Конструкция ORS Mk. 2 представляла собой октаэдр со стороной 23 см. Было выпущено пять спутников: ORS-1 и ORS-2 (ERS-15 — ERS-16), которые проводили эксперименты по холодной сварке в космосе на различных образцах металлов, и ERS-23 — ERS-25, засекреченные спутники, полеты которых могли быть отменены.

Оба аппарата ERS 15 и 16 использовали приводы для своих экспериментов по холодной сварке, первый (16) провел пять испытаний металла по металлу, а второй (15) — восемь. ^[19]

^[19]

Конструкция ORS Mk. 3 представляла собой октаэдр со стороной 28 см. Было выпущено две модели: ORS-3 и ORS-4 (ERS-17 и ERS-18). ^[23]

Используя высокоапогейную, эксцентричную орбиту спутников Vela 3A и Vela 3B , ERS 17 был прикреплен как «карликовый» спутник, незначительно добавив к полезной нагрузке по сравнению с Velas, запущенным 20 июля 1965 года для мониторинга Земли на предмет ядерных испытаний. Орбита ERS 17 в апогее 112 012 км (69 601 миль) и перигее 207 км (129 миль) провела его через пояса Ван Аллена Земли, для исследования которых был разработан спутник, измеряя заряженные частицы, рентгеновские лучи, гамма-лучи и космические лучи в околоземной среде. Примерно 1500 часов данных были собраны пятью детекторами излучения ERS 17 до 3 ноября 1965 года, когда передатчик прекратил работу. ^{[24] [26]} Хотя это было намного короче запланированного срока службы в один год, ^[27] спутник собрал полезный набор данных в течение первых четырех недель работы. ^[24] В дополнение к возвращению основных научных данных, а также помощи в совершенствовании конструкции Vela путем лучшего понимания радиационной опасности, которой подвергнется серия спутников, ERS 17 также следил за предательским увеличением потоков электронов в случае ядерных взрывов в ближнем космосе. ^[27] ERS вернулся 1 июля 1967 года . ^[24]

Более тяжелый ERS 18 ^[25], запущенный со следующим набором спутников Vela с той же миссией, что и ERS 17 ^[27], успешно проработал с момента запуска до тринадцати месяцев спустя, 3 июня 1968 года, когда его передатчик был выключен бортовым таймером, как и планировалось. ^[25] Анализ возвращенных данных показал, что интенсивность гамма-лучей с энергией более 1 МэВ была выше, чем можно было бы ожидать, просто экстраполируя интенсивность гамма-лучей с энергией менее 1 МэВ. Это предполагало дополнительный, пока еще не определенный источник гамма-лучей высокой интенсивности. ^[28]

По состоянию на 8 июня 2022 года ERS 18 все еще находится на орбите, и его положение можно отслеживать в режиме онлайн. ^[29]

Конструкция серии OV5 (Orbiting Vehicle 5) была основана на конструкции ORS Mk. 3, и ее аппаратам также были присвоены номера ERS. Было выпущено девять: OV5-1 — OV5-9. ^[30] Это были очень маленькие спутники, запускаемые с 1962 года по принципу pick-a-back с основной полезной нагрузкой — естественное соответствие концепции Orbiting Vehicle . Основным новшеством по сравнению с более ранней серией ERS был приемник команд, позволяющий отправлять инструкции с земли, и цифровая телеметрическая система с импульсно-кодовой модуляцией , ^{[31] : 425} по сравнению с аналоговыми передатчиками, использовавшимися в предыдущих миссиях ERS. ^[24] Как и предыдущие ERS, OV5 были стабилизированы вращением, а тепло контролировалось пассивно. Все серии OV5 были построены TRW, за исключением OV5-6, построенного AFCRL, и OV5-9, построенного Northrop Corporation . ^{[31] : 425}

Миссии OV5

^[32]

TETR (также известный как TTR и TATS, все они означают «испытательный и учебный спутник») — серия восьмигранных спутников ERS, которые были построены для обучения экипажей наземных станций программы «Аполлон» для сети пилотируемых космических полетов . ^[33] Было произведено четыре спутника: TTR-1 — TTR-4 (ERS-30 — ERS-33) ^[34] TETR 2 поддерживал обучение для миссий «Аполлон» с 8 по 13, несмотря на неисправный аккумуляторный блок. TETR C не смог выйти на орбиту из-за отказа в ракете-носителе. ^[35]

^[34]