机密任务NROL-55升空
美国太平洋夏令时2015年10月8日上午5点49分,联合发射同盟(ULA)从加利福尼亚州范登堡空军基地的SLC-3E号工位用一枚阿特拉斯V(采用401配置)型运载火箭将美国国家侦察办公室(NRO)的机密任务载荷NROL-55以及另外13颗微卫星(也被称为立方体卫星)送入了预定轨道。
6天前的10月2日,阿特拉斯V刚刚进行过墨西哥莫雷洛斯3通信卫星的发射,那也是ULA成立以来的第100次发射任务,而周四的发射则是至今为止阿特拉斯V火箭最短的发射间隔,之前的纪录是去年4月里两次发射间隔7天(一次是从范登堡空军基地发射一枚DMSP气象卫星,第二次是从卡纳维拉尔角发射一个NRO机密任务)。
发射莫雷洛斯3卫星的地点是卡纳维拉尔角,卫星被成功送入了地球同步转移轨道。而本次发射NROL-55,因为搭载着NRO的机密任务载荷,所以有很多信息不能公开,其中包括任务性质和轨道类型等等。但尽管任务处于机密状态,我们仍能从运载火箭相对载荷的配置以及发射前划定的禁航区来进行一些推断。
以NROL-55为例,本次任务使用的阿特拉斯V(序列号AV-058)火箭为401配置,其包括一具通用芯级(CCB)作为第一级,一套半人马上面级,没有安装固体火箭助推器,火箭整流罩直径4米。NRO使用401型阿特拉斯V发射两种载荷,一种是名为卫星数据系统(SDS)/类星体的通信卫星星座,另一种是名为海洋监视系统(NOSS)/入侵者的海洋侦察航天器。
阿特拉斯V可采用三种不同长度的4米直径整流罩,第一种名为大载荷整流罩(LPF)、第二种名为扩展载荷整流罩(EPF)、第三种名为额外扩展载荷整流罩(XEPF)。虽然名为大载荷整流罩,但12米长的LPF实际上是这几种整流罩里最小的一种,它最先使用于20世纪90年代的阿特拉斯I型火箭上,以替代阿特拉斯I火箭原来使用的更小型标准整流罩。EPF首次使用在阿特拉斯II型火箭上,它在整流罩的圆柱部分增加了一个附加段,使其长度增加了90厘米。XEPF则专为阿特拉斯V所研发,增加了第二个90厘米段。在本次发射中使用的是EPF,之前曾用于入侵者卫星的发射,而类星体使用LPF。所以可猜测NROL-55装有一颗入侵者卫星,这一点也可得到发射禁航区划定上的支持,总的来说类似于2012年NROL-36的发射。
美国海军海洋监视系统(NOSS)是一个信号情报(SIGINT)项目,使用卫星通过无线电无线电传输,三角定位海上舰船。因为这个原因,NOSS原来是三个一组进行发射,其中第一代NOSS由阿特拉斯E/F以及H型火箭发射,第二代星座则由更大的泰坦IV火箭发射。
过云几代入侵者卫星曾用过白云、命运三女神(PARCAE)和游骑兵等绰号,NOSS项目现在已进入第三代或第四代卫星,每一对只用两颗便已足够。
第一代NOSS于1976年4月首次发射,三颗NOSS卫星由一枚加装了多卫星分配器(MSD)的阿特拉斯E/F型运载火箭携带升空,MSD既用作一个上面级,也用作一个多载荷连接装置。然后,项目在1977年12月和1980年3月进行了另两次发射,使得星座扩张为三个三星星群。但接下来,在1980年12月,因阿特拉斯E/F的一个助推单元过早关机造成第四次发射失败。1983年,NOSS的发射恢复进行,这时开始使用阿特拉斯H型火箭,在1983年中进行了两次任务,然后在1984年、1986年、1987年进行了进一步发射,这些任务中每一次都携带有三颗卫星。据称,第一代NOSS卫星的代号就是命运三女神和白云,游骑兵是第二代NOSS卫星的代号,而入侵者则是第三代NOSS卫星的代号。
1990年、1991年、1993年和1996年,美国先后用泰坦IVA火箭发射了四组,每组三颗第二代NOSS卫星。第一次是从卡纳维拉尔角发射一枚泰坦IV(405)A火箭,另三次则都是从范登堡空军基地发射。其中1993年的第三次发射失败,原因是泰坦IV的一台固体火箭发动机在维护过程中被损坏,导致火箭在发射后101秒发生爆炸。
从2001年到2007年间,美国开始发射第三代入侵者卫星,以替换早先三星一组的NOSS卫星,一共发射了四组。这些航天器的使用寿命似乎有10年,其中头两组分别在2011年和2012年由另两组替换。所以,NROL-55可能会替换之前第三组NOSS入侵者,然后2007年发射的第四组NOSS估计将在几年内被另一次任务所替换。考虑到2007年的NROL-30任务中,半人马上面级发动机一个阀门发生故障,导致两颗卫星进入到一条比预期更低的轨道,所以虽然最后依靠航天器自身动力进入到预定轨道,但寿命却难免受到影响,因此第四组入侵者的替换可能将提前。
自第三代入侵者卫星登场以来,它们一直以阿特拉斯火箭发射。其中前两组第三代NOSS卫星由阿特拉斯IIAS火箭从范登堡空军基地发射。范登堡空军基地只进行过三次阿特拉斯II火箭发射,除了这两次NOSS任务外,还有一次是发射美国国家航空航天局(NASA)的大地(Terra)地球观测卫星。
2005年2月升空的第三组第三代入侵者卫星(编号USA-181)由阿特拉斯III型火箭发射。序号NROL-23的这次任务,也是卡纳维拉尔角SLC-36号工位最后一次发射阿特拉斯火箭(后来的阿特拉斯V使用SLC-41号工位)。
从此时起,入侵者卫星开始使用阿特拉斯V型火箭发射,通常都由401配置发射,唯一例外的是2011年发射的NROL-34,它使用了更强大的411配置,据推测,之所以发生这种变化,是因为经历了2007年的发射故障后,对半人马上面级有所顾虑,所以通过更改配置,令半人马可由一次发动机燃烧,省却滑行段直接入轨。到2012年,因为故障已排查完毕,问题得到解决,所以在NROL-36任务中又开始使用401配置。
此次任务中,除了在1000千米 × 1200千米,倾角63.4度的轨道上部署主载荷外,半人马上面级还将机动部署次级载荷。次级载荷包括13颗微卫星,它们属于NRO的政府捎带先进概念实验(GRACE)项目。与早前的OUTSat、GEMSat以及ULTRASat等任务类似,采用一套美国海军研究生院的立方体卫星发射器(NPSCUL),NPSCUL连接在半人马上面级的后舱壁上。
本次发射的13颗次级载荷如下:
两颗AeroCube-5C,这两颗卫星是宇航公司(Aerospace)研制的技术验证卫星,每个重1.5千克,将在轨演示跟踪技术、光通信与激光通信。
PropCube-1和PropCube-3,这是两颗1单元立方体卫星,用于技术演示,由提瓦克(Tyvak)纳米卫星系统有限责任公司研制,将进行双频电离层校准测量实验。
两颗SINOD-D(D1和D3),这是两颗2单元立方体卫星,质量大约2千克,由总部在加利福尼亚州的SRI国际公司生产。它们将作为技术测试平台,利用软件定义无线电技术,在轨演示高速数据下行链路系统,以证明数据速率的明显增强对于未来立方体卫星与小卫星任务中大量数据的处理所带来的好处,比如地球照片或高清视频。
ARC 1(阿拉斯加研究立方体卫星),这是一颗1单元立方体卫星,在阿拉斯加空间资助项目下开发与运营。任务的具体目标是为阿拉斯加大学费尔班克斯分校的学生们提供太空任务体验。它采用一种低功耗姿态判定与控制系统,以及一套高带宽通信系统,在轨测试将评估这两种系统在未来航天器任务中的应用。卫星上的相机将提供覆盖北极的冰雪变化图像,然后通过通信终端下传给地面。
BisonSat,这是一颗1单元立方体卫星,由蒙大拿州萨利希库特奈学院设计并操作。此卫星的任务目标是在轨用一种摄像系统来搜集宽频地球图像,以用于气溶胶、云的形成以及水文变化过程研究。
狐狸1A(Fox 1A),这是一颗1单元业余爱好者通信卫星,由AMSAT与宾夕法尼亚州立大学共同开发研制,使用一套微机电(MEMS)陀螺仪进行姿态控制,同时装有2米和0.7鞭状天线各一部,UHF业余无线频段在435兆赫,VHF下行链路在145兆赫,由于卫星上安装有学生研发载荷,所以可在NASA教育发射纳米卫星(ELaNa)项目政策下发射。
OCSD-A(光通信和传感器演示),这是一颗由宇航公司研制的立方体技术演示卫星,将会在轨测试一种能增加小卫星任务中数据下行量的小型激光通信系统。此外,卫星还将测试一种用于航天器交会与位置保持的低成本雷达和光学传感器系统。
SNaP(空间导弹防御司令部纳米卫星项目),这是一颗三单元立方体卫星,由美国陆军操作,利用软件定义无线电系统为偏远地区用户进行视距外通信。
LMRSTSat(低质量无线电科学转发器卫星),这是一颗由喷气推进实验室制造的2单元立方体卫星,准备演示使用低质量无线电转发器在太空中提高对高轨卫星与星际任务的跟踪能力。
下一次阿特拉斯V火箭的发射目前被安排在了今年12月初,届时,将发射一艘轨道科学公司的天鹅座货运飞船。NRO的下一次发射任务目前计划在明年2月进行,一枚德尔它IV中型+(5,2)运载火箭将从范登堡空军基地发射NROL-45任务,目前有推测认为那将是一颗黄玉雷达成像间谍卫星。
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