«Wind»


1 ноября 1994 - старт
1 декабря 1994 года выведена на "8-чную орбиту" с апогеем 1,6 млн. км
27 декабря 1994 года - 1-й гравипролёт Луны
ноябрь 1996 года - на орбите вокруг L1
17 ноября 1998 года - начал маневрировать для выхода из плоскости эклиптики
2004 год - вернулся в L1

Новости космонавтики 1994 №10/11:
США. Запуск КА Polar откладывается

12 мая. НАСА. Директор НАСА Д.Голдин объявил о временном прекращении работы над ИСЗ "Полар", который предполагалось запустить в рамках Глобальной геокосмической научной программы (Global Geospace Science Program, GGS).

Проект GGS является американской частью Международной программы солнечно-земной физики ISTP, в которой помимо США участвуют Европа и Япония. Целью программы является изучение взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли. В рамках проекта GGS предусматривается запуск двух космических зондов "Винд" (Wind) и "Полар" (Polar), названных в соответствии с областями околоземного пространства, в которых они должны вести исследования - область солнечного ветра и полярная область.

В феврале НАСА объявило об отсрочке запуска обоих космических аппаратов для изучения возможности использования подрядчиком при изготовлении станций негодных материалов и технологических процессов, а также для изучения состояния проекта. Новая дата запуска КА "Винд" зависит от результатов повторных испытаний. Возможно, он состоится до конца 1994 года.

Работа над аппаратом "Полар" будет возобновлена только после того, как "Винд" будет запущен и подтвердит свое успешное функционирование на орбите, а НАСА сможет оценить ресурсы, необходимые для завершения программы GGS в условиях общих бюджетных сокращений. (Иными словами, запуск "Полара" не гарантируется - "НК", И.Лисов.)

Сейчас НАСА занимается полным пересмотром структуры контракта, с тем чтобы подрядчик ("Мартин-Мариетта Астро Спейс") получил премиальные только после успешной работы аппарата на орбите. Агентство разрабатывает также перечень критических точек проекта, который будет использоваться для наблюдения за работой фирмы вплоть до запуска "Винда". Аналогичный перечень - в том случае, если работа над вторым аппаратом будет продолжена - будет составлен и для контроля изготовления и испытаний "Полара".

Проектами "Винд" и "Полар" руководит Центр космических полетов имени Годдарда по заданию Отдела наук о космосе НАСА.

Новости космонавтики 1994 №22:

США. Запуск КА "Уинд"

И.Лисов по материалам НАСА, сообщениям ИТАР-ТАСС, Франс Пресс.

1 ноября 1994 г. в 04:31 EST (09:31 GMT) со стартового комплекса LC-17B Станции ВВС "Мыс Канаверал" произведен запуск РН "Дельта-2" с космическим исследовательским аппаратом "Уинд" (Wind). "Уинд" выведен на начальную высокоэллиптическую орбиту искусственного спутника Земли.

Назначение и научная аппаратура

Полет КА "Уинд" осуществляется как составная часть международной Глобальной геокосмической программы (GGS), участниками которой являются США, Япония, Британия, Франция, Россия, Германия. КА "Уинд", как следует из его названия (англ, wind - ветер), предназначен для изучения солнечного ветра - испускаемого короной Солнца потока заряженных частиц, достигающих окрестностей Земли со скоростями порядка 400 км/с - и его взаимодействия с атмосферой Земли. Магнитное поле Земли задерживает и отражает заряженные частицы, образуя каплеобразную магнитосферу.

Рис. 1. КА "Уинд". Научная аппаратура КА:
1 - Waves, 2 - TGRS, 3 - SWE, 4 - Whpves Search Colls, 5 - EPACT, 6 - Конус, 7 - 3D Plasma, 8 - MFI (аппаратура SMS не показана)

Основная цель экспедиции состоит в измерении массы, момента и энергии солнечного ветра, передаваемых в околоземное космическое пространство - геокосмос. Данные об общей природе этого переноса были получены ранее, однако необходимо собрать детальную информацию из нескольких стратегических областей околоземного пространства. Только после этого ученым удастся установить, как атмосфера Земли реагирует на изменения в солнечном ветре.

Для осуществления своей программы "Уинд" должен быть выведен в окрестность точки либрации L1 системы Солнце-Земля, расположенной в 1.5 млн км от Земли в сторону Солнца. Здесь станция сможет регистрировать изменения в солнечном ветре за час до того, как его частицы вторгнутся в магнитосферу и атмосферу Земли, что позволит сопоставить эти изменения и результат воздействия на магнитосферу и атмосферу. Как известно, при этом могут возникать магнитные бури, сопровождаемые иногда полярными сияниями и нарушениями в радиосвязи и даже авариями земных электрических сетей и отказами дорогостоящих космических аппаратов. "Уинд", таким образом, будет по совместительству выполнять функции раннего предупреждения для службы "космической погоды" ВВС США.

"Уинд" представляет собой стабилизируемый вращением аппарат цилиндрической формы диаметром 2.4 м и высотой 1.8 м (Рис. 1). КА весит 895 кг (без топлива) и несет 300 кг топлива для контроля положения. Он изготовлен по заказу НАСА отделением "Astro Space" компании "Martin Marietta" в Ист-Виндзоре, штат Нью-Джерси. Расчетный срок службы КА составляет три года. Создание запуска аппарата обошлись в 173 млн $.

На борту КА "Уинд" установлены шесть научных приборов для исследования характеристик солнечного ветра, а также два прибора для изучения гамма-вспышек (их перечень приведен в Табл.1). Шесть экспериментов подготовлены американскими исследователями, один французскими и один - российскими. Гамма-спектрометр "Конус", разработанный в Физико-техническом институте РАН имени А.Ф.Иоффе, - первый российский научный прибор, установленный на борту американского космического аппарата. "Конус" предназначен для обнаружения и исследования гамма-вспышек. Постановщиками этого эксперимента являются д-р Е.Мазец (Институт Иоффе, Москва) и Т.Клайн (Центр Годдарда НАСА).

Носитель

Для запуска КА "Уинд" использовалась коммерческая ракета-носитель "Дельта-2" производства компании "McDonnell Douglas Aerospace" (Хантингтон-Бич, штат Калифорния) в варианте 7925-10. Этот носитель состоит из первой ступени с девятью навесными твердотопливными ускорителями, переходника, второй ступени, третьей ступени и головного обтекателя диаметром 3 м. Общая высота РН составляет 38.2 м, диаметр 1-й ступени - 2.44 м. Стартовая масса составляет 231.87 т, суммарная тяга 1-й ступени и шести ускорителей при старте - 358.07 тс.

Табл.1.

ОбозначениеНаименованиеКомментарий
WavesRadio and Plasma WavesИсследование радиоизлучения Солнца и Земли и плазменных волн в широком диапазоне частот (Франция)
SWESolar Wind ExperimentИзмерение ионов и электронов в зоне солнечного ветра и ударной волны
МFIMagnetic Fields InvestigationИсследование структуры, интенсивности и флуктуации межпланетных магнитных полей
EPACTEnergetic Particle Acceleration, Composition, and TransportИзучение свойств ионов высоких энергий
SMSSolar Mass SensorОпределение количества, скоростей, спектров, температуры и тепловых скоростей ионов солнечного ветра
3D PlasmaThree-Dimensional Plasma AnalyzerИзмерение ионов и электронов с энергиями выше характерных для солнечного ветра
TORSTransient Gamma Ray SpectrometerСпектрометр транзиентных явлений в гамма-диапазоне
КонусГамма-спектрометр "Конус"По назначению аналогичен TGRS, но имеет более широкий охват при более низком разрешении (Россия)

Первая ступень оснащена кислородно-керосиновым двигателем RS-27A (отделение "Rocketdyne" фирмы "Rockwell International", Канога-Парк, Калифорния) с тягой на уровне моря 93.89 тс. Каждый из девяти ускорителей фирмы "Hercules Aerospace" (Магна, Юта) имеет тягу 44.03 тс, причем три из них включаются в полете. На второй ступени установлен двигатель AJ10-118K фирмы "Aerojet" (Сакраменто, Калифорния) на аэрозине-50 и азотном тетраоксиде с тягой 4375 кгс в вакууме. Навигационный компьютер второй ступени поставляет "Delco Systems" (Голета, Калифорния). Третья ступень использует твердотопливный двигатель Star-48B фирмы "Thiokol Corp." (Огден, Юта).

Подготовка и запуск

Запуск КА "Уинд" состоялся на два года позже запланированного срока, причиною чему были вначале проблемы при разработке, а затем специальные требования НАСА по дополнительной проверке проекта. В общей сложности дата запуска станции переносилась шесть раз. Фирма-подрядчик смогла выполнить подготовку и поставку "Уинда" по жесткому графику к запуску 1 ноября.

8-9 сентября "Уинд" был доставлен автотранспортом из Ист-Виндзора на мыс Канаверал и помещен в ангар АО космических аппаратов НАСА на Станции ВВС. Подготовка на космодроме включала зарядку батарей, испытание СБ, проверку средств связи и передачи данных и заключительную проверку экспериментов. Бортовая ДУ была проверена на отсутствие утечек и заправлена гидразином. В середине октября станция была отправлена на площадку В стартового комплекса LC-17 для стыковки с носителем. "Дельта-2" была собрана на старте еще раньше: первая ступень персонал "McDonnell Douglas" установил 22 августа, стартовые ускорители были добавлены 23-25 августа, вторая ступень - 27 августа.

Длительность стартового окна 1 ноября составляла 5 мин. Запуск был выполнен в заданное время. Азимут старта составил 95°.

"Дельта-2" обеспечила выход на промежуточную орбиту с наклонением 28.7° и высотой 186x3038 км. (Это был 227-й запуска РН семейства "Тор-Дельта" и 49-й успешный пуск подряд. Все 24 запуска РН в варианте 7925 были успешны.) При помощи разгонного блока PAM-D спутник был переведен на высокоэллиптическую орбиту (расчетная высота - 184.8x449703 км), обеспечивающую его пролет мимо Луны, на которой "Уинд" отделился от РБ через 1 час 21 мин после запуска. Примерно через 90 мин после старта было получено подтверждение раскрытия основной антенны станции, а позже в этот же день развернулись антенны и штанги научной аппаратуры.

В течение почти двух лет "Уинд" будет облетать Землю и 12 раз сблизится с Луной, причем на четырех последних витках будет выходить в район точки LI. Орбита к этому времени приобретет форму восьмерки с минимальным расстоянием от Земли около 29000 и максимальным - до 1.6 млн км. В этот период станция будет находиться в идеальном положении для исследования частиц солнечного ветра, отраженных ударной волной на границе магнитосферы.

Использовав многократные гравитационные маневры у Луны, аппарат наберет дополнительную скорость, достаточную для выведения в район точки либрации LI системы Солнце-Земля, и будет затем находиться на круговой орбите вблизи нее, на расстояниях от 1.50 до 1.69 млн км от Земли. (Траектория движения КА "Уинд" показана на Рис.2. Точки на траектории расставлены через 5 суток.) Поскольку точка LI неустойчива, для продолжительного полета в ее окрестностях потребуются периодические включения бортовых двигателей.



Рис. 2. Траектория движения КА "Уинд''

Полетом КА "Уинд" управляет Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Слежение, передачу команд и прием данных обеспечивает Сеть дальней связи Лаборатории реактивного движения.

Перспективы

В декабре 1995 г. США намерены произвести второй запуск в рамках Глобальной геокосмической программы. КА "Полар" (Polar) предназначен для измерения потока плазмы внутрь и наружу из ионосферы Земли. В соответствии со своим названием, "Полар" будет работать на полярной орбите ИСЗ.

Глобальная геокосмическая программа GGS является составной частью Международной программы солнечно-земной физики ISTP. "Уинд" играет критически важную роль разведчика и часового для всех запускаемых в рамках ISTP спутников, которые будут исследовать реакцию околоземной среды на бомбардировку солнечным ветром.

Другой составной частью ISTP является Программа сотрудничества в солнечно-земных исследованиях COSTR (США, ЕКА, Япония) . В рамках ее Япония произвела в июле 1992 г. запуск ИСЗ "Геотейл" (Geotail), исследующего поведение плазмы в хвосте магнитосферы. В рамках этой программы планируются запуски солнечно-гелиосферной обсерватории SOHO (1995, "Атлас-Центавр") и четырех идентичных КА системы "Кластер" (Cluster) при первом запуске РН "Ариан-5" в конце ноября 1995 г. в качестве Лаборатории для изучения турбулентности плазмы.

Новости космонавтики 1994 №23:

США. Wind патрулирует солнечную активность

6 ноября. Сообщение НАСА. Большое межпланетное возмущение, обрушившееся на магнитосферу Земли 18 октября 1995 г., было обнаружено американским аппаратом Wind на подходе к Земле.

Аппаратура КА Wind, находящегося в 1.065 млн км от Земли в направлении к Солнцу, зафиксировала 18 октября в 20:00 GMT "гигантское магнитное облако" из магнитных полей и субатомных заряженных частиц. Это облако шириной 105 млн км, извергнутое из короны Солнца, надвигалось на Землю со скоростью более 940 км/с. Невидимое ни глазом, ни в телескоп, облако было "видно" приборам, измеряющим магнитные поля, частицы и волны на борту КА Wind.

Наблюдение 18 октября стало хорошим примером штатной работы КА Wind и, как сказал научный руководитель проекта д-р Кейт Оджилви (Keith Ogilvie), "отличным подарком к первому дню рождения Wind'a". Этот спутник был запущен 1 ноября 1994 г.

Через 30 мин после того как фронт возмущения прошел через точку нахождения Wind'а, он достиг аппарата Geotail, находившегося на солнечной стороне Земли на эллиптической, орбите высотой 65000x195000 км. Geotail также получил важные данные. Еще через несколько минут возмущение натолкнулось на внешнюю часть земного магнитного поля. Под его воздействием магнитное поле Земли сжалось на солнечной стороне и вытянулось на ночной, и в результате изменений в магнитосфере началась магнитная буря. Она продолжалась двое суток и сопровождалась полярными сияниями, которые наблюдались на территории США вплоть до Денвера.

Ученые Центра космических полетов имени Годдарда немедленно оповестили посредством электронной почты о приближающемся возмущении ВВС США и Лабораторию космической среды НОАА (Боулдер, Колорадо), где было подготовлено предупреждение для операторов коммерческих спутников, электрических установок и других организаций во всемирном масштабе. Это стало возможным благодаря центральной системе обработки и распределения данных, введенной в строй НАСА и обеспечиваемой научной группой Wind, НОАА, ВВС и международными партнерами.

Полный анализ данных, полученных Wind'ом 18 октября, займет много месяцев и расскажет ученым, как магнитные возмущения распространяются сквозь космос и влияют на земную среду. Wind готов встретить другие "солнечные атаки", которые будут учащаться по мере приближения к максимуму солнечного цикла сразу после 2000 г.


Сиддики:
Научные инструменты:
1. радио и плазменный волновой эксперимент (WAVES)
2. эксперимент по ускорению, составу и переносу энергетических частиц (EPACT)
3. эксперимент с солнечным ветром и супратермальным ионным составом (SMS)
- спектрометр ионного состава солнечного ветра (SWICS)
- спектрометр высокого массового разрешения (MASS)
- спектрометр супертермического ионного состава (STICS)
4. эксперимент с солнечным ветром (SWE)
5. 2 трехосных магнитометра с магнитными полями (исследование магнитного поля MFI)
6. Трехмерное исследование плазмы и энергетических частиц (3DP).
7. переходный гамма-спектрометр (TGRS)
8. Эксперимент по исследованию гамма-всплесков Konus
Результаты: «Wind» был частью программы Международной солнечно-земной физики (ISTP), совместного проекта (главным образом) Соединенных Штатов, Японии и Европейского космического агентства (хотя некоторые другие страны, такие как Россия, Чешская Республика и Франция) внесли значительный вклад) в изучение поведения солнечно-земной системы. Участвующие космические аппараты включали Geotail, Wind, Polar, SOHO и Cluster. Первый из двух спонсируемых НАСА аппаратов Global Geospace Science (CGS), космический аппарат «Wind» имел восемь приборов (в том числе французские WAVES и русский "Конус"), чтобы исследовать столкновения солнечного ветра с магнитосферой и ионосферой Земли, чтобы определить происхождение и три характеристики солнечного ветра. Первоначальная миссия космического аппарата состояла в том, чтобы непосредственно переместиться к точке L1 Лагранжа, но поскольку космический аппарат SOHO и ACE был направлен в то же место, миссия «Wind» была переформулирована для работы в течение некоторого времени на уникальной эллиптической орбите в форме восьмерки вокруг Земли на 28000 х 1,6 миллиона километров, частично поддерживаемую периодическими «двойными пролётами» Луны. На этой орбите «Wind» был расположен так, чтобы использовать лунные гравипролёты, чтобы поддерживать свой апогей в дневном полушарии Земли и проводить магнитосферные наблюдения. Первый из 19 пролетов Луны в период с 1 декабря 1994 года по 17 ноября 1998 года состоялся 27 декабря 1994 года на расстоянии 11 834 километра. Наконец, к ноябрю 1996 года «Wind» находился на «гало-орбите» вокруг точки либрации Солнца-Земли L1, где солнечная и земная гравитация приблизительно равны. Параметры варьировались от 235 до 265 радиусов Земли. На этой орбите «Wind» непрерывно измерял поступающий солнечный ветер, а также магнитные поля и частицы, предоставляя около часа после предупреждения другим космическим аппаратам, связанным с ISTP, об изменениях солнечного ветра. 17 ноября 1998 года «Wind» начал двигаться по ряду «лепестковых» орбит, предназначенных для выведения его из плоскости эклиптики. Путешествия выше и ниже эклиптики (до 1994 - 60 °) позволил космическому аппарату взять образцы из областей межпланетного пространства и магнитосферы, которые ранее не изучались. К 2004 году он вернулся на L1, где он и остался. Предполагалось, что первоначальный прогнозируемый срок службы КА составит три-пять лет, но «Wind» продолжает работать и в 2017 году, через 22 года после его запуска, с одним прибором, выключенным гамма-спектрометром TGRS и включенной парой детекторов, инструмент EPACT не работает. Текущие прогнозы предполагают, что у него будет достаточно топлива, чтобы оставаться в точке L1, по крайней мере, еще 60 лет. Несмотря на официальное завершение ISTP в декабре 2001 года, «Wind» продолжает играть вспомогательную роль для множества других космических аппаратов, поддерживающих солнечные исследования, включая Polar, Cluster, Geotail, Image, SOHO и ACE.