Vineri, 10 iunie 2011, baza Vandenberg din California a găzduit o nouă lansare a unei rachete Delta 2 în configuraţia 7320-10C. Pasager la bord a fost al patrulea satelit din seria SAC, echipament care va realiza observaţii amănunţite asupra oceanelor terestre.
Seria SAC ("Satelite de Aplicaciones Cientificas") a stabilit un parteneriat între NASA şi CONAE - agenţia spaţială argentiniană (Comisión Nacional de Actividades Espaciales). SAC-D continuă astfel misiunile ştiinţifice SAC-A - lansată în 1998 la bordul navetei spaţiale americane Endeavour, SAC-B - lansată în 1996 la bordul unei rachete Pegasus XL şi SAC-C lansată în 2000 la bordul unei alte rachete Delta 2.
De această dată sprijinul american nu s-a rezumat doar la lansarea propriu-zisă, ci a fost o cooperare internaţională în adevăratul sens al cuvântului. Satelitul a fost construit în Argentina, dar NASA a finanţat proiectul cu aproximativ 287 milioane de dolari - incluzând aici atât lansarea, cât şi construcţia instrumentului Aquarius - primul din seria anunţată în anul 2005 pentru programul Earth System Science Pathfinder. Alături de NASA, alte două mari agenţii şi-au adus aportul la realizarea acestei misiuni ştiinţifice: ASI (agenţia spaţială italiană) şi CNES (agenţia spaţială franceză).
SAC-D va opera pentru cel puţin 3 ani dintr-o orbită polară "sun synchronous" (98 de grade înclinaţie x 657 km x 657 km). Satelitul, care este echipat cu mai multe instrumente ştiinţifice, va realiza observaţii amănunţite asupra salinităţii oceanelor planetei, cu aplicaţii directe în studiul fenomenelor de schimbare a condiţiilor climatice, a schimbării curenţilor de apă, a topirii gheţii, a secării râurilor, a schimbării raportului de precipitaţii etc.
Revenind la instrumentele ştiinţifice, ele sunt:
-Aquarius, construit de NASA
-MWR (Microwave radiometer), construit de CONAE
-NIRST (Infrared Camera), construit de CONAE
-HSC (High Sensitivity camera), construit de CONAE
-DCS (Data Collection system), construit de CONAE
-TDP (Technological demonstration package), construit de CONAE
-ROSA (Radio occultation sounder for atmosphere), construit de ASI
-ICARE, construit de CNES
-SODAD, construit de CNES
Aquarius încorporează un radiometru polarimetric scanând la frecvenţa de 1.413 GHz şi un radar operând la 1.26 GHz. Va măsura salinitatea marină la suprafaţă, fiind capabil să scaneze 3 profiluri diferite: 76x94 km, 84x120 km şi 96x156 km.
MWR, care scanează la frecvenţele 23.8 GHz şi 37 GHz, va colecta date despre precipitaţii, viteza vântului, raportul de gheaţă/apă şi concentraţia de vapori de apă în atmosferă.
NIRST, funcţionând în benzile 3.8, 10.7 şi 11.7 µm, va identifica incendiile de vegetaţie şi va monitoriza temperatura la suprafaţa oceanelor.
HSC va observa (la lungimile de undă 450-900 nm) luminozitatea din medial urban, focurile deschise şi va realiza experimente asupra aurorelor boreale. Rezoluţia preconizată este de 200-300 m la sol.
DCS va colecta date de ordin general şi va folosi frecvenţa de 401.55 MHz.
ROSA va monitoriza temperatura atmosferică şi profilurile umidităţii.
ICARE va supraveghea efectele radiaţiei cosmice asupra electronicii satelitului.
SODAD va investiga distribuţia de microparticule şi a resturilor spaţiale.
Dacă ne referim la evenimentul de vineri, trebuie să amintim că într-un articol dedicat lansării satelitului GPS 2R-21 relatam despre ieşirea din serviciul US Air Force după o activitate de 20 de ani a veteranei Delta 2 şi înlocuirea ei cu mai puternicele Atlas5 şi Delta4. Zborul inaugural al rachetei Delta 2 a avut loc pe 14 februarie 1989 de la baza Cape Canaveral complexul 17A atunci când încărcătura a fost un satelit GPS- Navstar 2A sau GPS 14. În lunga sa perioadă de operare racheta a reuşit printre altele 49 de lansări dedicate sistemului GPS şi 55 sistemului Iridium. Cu atât mai remarcabil cu cât în întreaga sa istorie nu a înregistrat decât un eşec total şi unul parţial, deci o fiabilitate impresionantă pentru acest domeniu. Un total de 108 zboruri au fost efectuate de la complexul Cape Canaveral cu un cost estimat de aproximativ 36 milioane de dolari pe lansare.
Spuneam atunci că deşi pensionată din activitate de armata americană, rachetă va continua să zboare şi în 2011 (în cadrul unor misiuni pentru NASA sau pentru operatori comerciali). Dincolo de 2011 însă, în ciuda bogatei sale istorii, versiunea Delta 2 are totuşi un viitor incert. Momentan doar alte două zboruri mai sunt contractate: proba lunară Grail aparţinând NASA şi satelitul meteorologic NPP. Teoretic, la depozitare mai sunt componente suficiente pentru construcţia altor 5 rachete, dar deocamdată lor nu li s-a găsit o întrebuinţare, piaţa lansatoarelor medii fiind deja aglomerată de alte rachete de concepţie mai modernă şi mai versatile decât Delta 2.
Racheta lansată odată cu satelitul SAC-D a folosit cum spuneam configuraţia 7320-10C, având o înălţime de 39 de metri, un diametru de 2.4 metri şi o greutate de 231 tone, fiind dotată cu două trepte : un motor RS-27A dezvoltând 1054kN în prima treaptă şi un motor AJ-10-118K-ITIP dezvoltând 46.3kN în treapta a doua. Acestora li se adăugă trei "boostere" GEM-40 ce dezvolta fiecare 499 kN. În această configuraţie racheta este capabilă să transporte pe orbită mase până la 2703 kg în cazul unui scenariu LEO (low earth orbit) sau 1579 kg în cazul unui scenariu SSO (sun synchronous orbit).
Aceasta a fost a 94-a încercare consecutivă reuşită de rachetă Delta 2 după incidentul din 1997 care a întrerupt seria succeselor (în total lansatorul american ajungând la 147 de zboruri utile din 149 de încercări). De asemenea, a fost zborul cu numărul 354 în istoria seriei Delta care a început operarea în anii 60.
Secvenţa de zbor pentru înscrierea pe orbita dorită a fost destul de complexă în zborul de astăzi: după ce a părăsit Pământul la 14 :20 UTC prima treaptă a ars timp de 4 minute şi 35 secunde, urmată de 6 minute şi 40 de secunde de prima ardere pentru treapta a doua până la T0+11 :15 minute, o perioadă de tranziţie de aproximativ 41 de minute fără activitate, timp în care ansamblul satelit-rachetă a călătorit prin atmosferă la o viteză orbitală de 27325 km/h, fiind monitorizat cu ajutorul reţelei TDRS, şi o altă ardere scurtă de la T0+52:23 până la T0+52:36, care a crescut altitudinea orbitei, urmată de separarea satelitului la T0+56:55.
SAC-D este un satelit cu diametrul de 2.7 m şi o lungime de 4.5 m. Cântăreşte 1350 kg la lansare şi este dotat cu 2 panouri solare 2.2 x 2.5 m, extensibile, ce furnizează un minim de 1352 W în condiţiile de degradare de la sfârşitul misiunii (la o tensiune nominală de 34.5 V). Această valoare este oricum superioară consumului mediu estimat la 699 W. Pe lângă panourile solare (care sunt construite în tehnologie GaAs cu eficienţă de 27%), sistemul electric al satelitului mai grupează încă alte 5 componente vitale:
• The Power Control Electronics (PCE) - electronica de control a sistemului de alimentare cu energie electrică;
• Remote Terminal Unit (RTU) - unitate electronică conectată la magistrala de comunicaţie;
• Battery Management Unit (BMU) - unitatea de control a bateriei (monitorizarea încărcării/descărcării, temperatură etc.);
• Voltage Regulator (VREG) - regulator de voltaj;
• Pyrotechnic Firing Box - unitatea de control a dispozitivului pirotehnic;
• Battery - baterie;
Bateria de la bord este una în tehnologie Li-Ion şi are o capacitate de 120Ah, furnizând energia necesară funcţionării electronicii în perioadele de eclipsă când nu mai există alimentare directă de la panourile solare.
SAC-D este stabilizat triaxial cu ajutorul unui sistem de motoare (2 reţele independente de câte 4 motoare), cu ajutorul a 4 "momentum wheels" şi cu 3 "magnetic coils". Motoarele funcţionează pe bază de hidrazină monocarburant N2H4 presurizată într-un rezervor cu capacitatea de 77.9 litri cu ajutorul N2 gazos (cele două sunt separate de o diafragmă specială).
Sistemul de control al atitudinii are în dotare 2 camere stelare, 2 senzori GPS, 12 senzori solari, 2 magnetometre şi 2 unităţi giroscopice. Proiectanţii au prevăzut pentru SW ce va coordona activitatea AOCS 5 moduri de funcţionare diferite:
• Standby Mode
• Survival Mode
• Safe Hold Mode
• Science Mode (Inertial and Yaw Steering)
• Propulsion Mode
Evident, modul nominal de operare în condiţii normale de lucru este "Science Mode" dar pentru a păstra siguranţa platformei, el un poate fi decât comandat manual de la sol, neexistând posibilitatea unei tranziţii autonome a software-ului de bord.
Sistemul de control termic al satelitului funcţionează atât pasiv, cât şi activ şi grupează următoarele module:
• Electrical heaters - termistori;
• Radiator surfaces - radiatoare;
• Temperature sensors - senzori de temperatură;
• Thermostats - termostat;
• Thermal blankets - straturi izolatoare termic;
• Isolation products - materiale de izolare;
• Doublers - plăci conductive termic ataşate dispozitivelor radiante de căldură;
• Thermal gaskets - garnituri speciale între diferite secţiuni ale structurii satelitului;
• Paints, coatings - straturi de vopsea specială pentru izolare termică.
Temperatura poate astfel varia diferit în interiorul satelitului în funcţie de specificul fiecărei componente- de la -15 până la 0 grade Celsius pentru baterie, la +10 până la +40 grade Celsius pentru propulsie sau în general între -10 şi +40 grade Celsius pentru electronica de bord.
Sistemul de comunicaţie asigura legătura între satelit şi staţia de sol şi foloseşte următoarele componente:
• 2 S-Band Transceivers - unitatea RF (cutia electronică) ce asigură comunicaţia -transmiterea/recepţia datelor;
• 4 S-Band Omni Antennas - antene omnidirecţionale în banda S;
• 2 X-Band Transmitters - transmiţătoare în banda X;
• 2 X-Band Helix Antennas - antene Helix (de ex. spirală) în banda X;
• 2 X-Band Hybrid couplers - cuplaj pentru antenele în banda X.
Calculatorul de bord al satelitului este format din două procesoare independente 80C86 în varianta spaţială rezistenta la radiaţii rulând la 4MHz. Sistemul este alimentat la tensiune variabilă (între 20 şi 40V), având propriul său convertor şi stabilizator de tensiune şi este anunţat cu un consum de 6W. Este conectat la o magistrală de date de tip MIL-STD-1553, dar are şi interfeţe discrete electrice cu echipamentele critice. Separat există un alt computer numit PAD (Data Acquisition and Processing Subsystem) care realizează interfaţa cu instrumentele "non-inteligente" NIRST, MWR, DCS şi ROSA. Pentru stocarea informaţiilor, satelitul este prevăzut cu două blocuri de memorie tot în configuraţie independentă, fiecare de 256 MB.
SAC-D se alătura unei constelaţii mai largi de alţi sateliţi ce studiază condiţiile de mediu ale planetei (SMOS, Aqua, Terra, Aura, Grace, CloudSat, Landsat 7 etc.). În continuare vor urma trei luni de testări intense şi de calibrare/pregătire a instrumentelor ştiinţifice şi a satelitului propriu-zis înainte de culegerea primelor date. Ulterior, în paralel cu colectarea informaţiilor din spaţiu, oamenii de ştiinţă pregătesc o campanie extinsă la sol (incluzând nave specializate, montarea de balize specializate cu senzori etc.) pentru validarea acestor date spaţiale. Abia apoi, când validarea datelor de la SAC-D va fi realizată, acestea vor începe să fie oferite comunităţii ştiinţifice internaţionale pentru a putea fi studiate şi pentru a îmbunătăţi modelele matematice existente.
Credit: NASA & CONAE
