Overvågning af aktivitet i det geosynkrone bånd

I mørket klokken 02.00 den 26. august, himlen over Cape Canaveral, Florida, lyste op med den lyse fane fra en Minotaur-raket, der løftede fra dens affyringsrampe. Ombord på raketten, en satellit udviklet af MIT Lincoln Laboratory til U.S. Air Force's Operationally Responsive Space (ORS) Office afventede dens indsættelse i lav kredsløb om Jorden.

ORS-5 SensorSat rumfartøjet er på en 3-årig mission for løbende at scanne det geosynkrone bælte, som omkring 36, 000 kilometer over Jorden er hjemsted for et stort antal satellitter, der er uundværlige for den nationale økonomi og sikkerhed. Data indsamlet af SensorSat vil hjælpe USA med at holde et beskyttende øje med satellitternes bevægelser og rumaffald i bæltet.

"Der var intet som at se den massive Minotaur IV sprænge vores skabelse i kredsløb, og så få de velkendte telemetribeskeder for at indikere, at den virkelig er deroppe og fungerer lige som den gjorde ved termisk vakuumtestning, " siger Andrew Stimac, SensorSat-programlederen og assisterende leder af Lincoln Laboratory's Integrated Systems and Concepts Group.

I de måneder, SensorSat har været i kredsløb, den har gennemgået en komplet betalingsproces, åbnede dækslet til dets optiske system, og indsamlede de første billeder af objekter i det geosynkrone bælte. Kvaliteten af ​​de indledende billeder har vist, at SensorSat anvender et yderst kapabelt optisk system, der er i stand til at udføre sin nødvendige mission.

SensorSat på 226 pund er lille i forhold til nuværende amerikanske satellitter, der overvåger aktiviteten i det geosynkrone bælte. SensorSats størrelse og dets optiske systemdesign, som bruger en mindre blænde, gør det til en lavere pris, hurtigere bygget mulighed for rumovervågningsmissioner end de store systemer designet til missioner på 10 år eller mere.

"SensorSat er grundlæggende et simpelt design, men det er et meget følsomt instrument, der er en tiendedel af størrelsen og en tiendedel af prisen på nutidens store satellitter, " siger Grant Stokes, leder af Lincoln Laboratory's Space Systems and Technology Division, som samarbejdede med Engineering Division om at udvikle og bygge satellitten.

Traditionelle store overvågningssatellitter er designet til at indsamle data om objekter, der vides at være i det geosynkrone bælte. De optiske systemer på disse satellitter er monteret på kardan, så de kan vende deres fokus mod de målrettede objekter. SensorSat arbejder på et andet koncept:Dets faste optiske system overvåger hver del af bæltet, der er inden for dets nuværende synsfelt, når satellitten kredser om Jorden.

SensorSat foretager cirka 14 passager rundt om Jorden hver dag, giver up-to-date visninger af aktiviteten i det geosynkrone bælte. Stokes sammenlignede SensorSats overvågningsproces med lufthavnsradarer, der konstant roterer for at visualisere et lokalt luftrum. Fordi SensorSat ikke er rettet mod specifikke kendte objekter, en sekundær fordel ved dets driftskoncept er, at det kan se nye objekter, der udgør en trussel mod satellitter i bæltet.

Indførelsen af ​​SensorSat-lignende systemer, der omkostningseffektivt kan bygges på korte tidslinjer, kan også gøre det praktisk for USA at udsende nye satellitter hyppigere for at holde trit med den teknologiske udvikling.

SensorSat udvikling og test blev gennemført på kun tre år, en periode omkring en tredjedel af det nødvendige for at udvikle og opstille store overvågningssatellitter. SensorSats ingeniørindsats involverede designet, fremstilling, og test af satellitstrukturen og afdækningsmekanismen, linse optomekanik, teleskop baffel, ladningskoblet enhedsemballage, elektriske kabler, og termisk kontrol.

Forsamlingen, integration, og test blev udført i Lincoln Laboratorys renrumsfaciliteter og dets Engineering Test Laboratory. Ifølge Mark Bury, assisterende leder af Laboratoriets Strukturelle og Termiske Fluids Engineering Group, chokket, vibrationer, holdningskontrolsystem, og termisk vakuumtestning, der blev udført, var afgørende for at validere SensorSat mod de forventede opsendelses- og rumforhold, den skulle udholde.

"Måske de vigtigste hændelser fandt sted under termisk-vakuumtestning, " siger Bury. "Satellitten er udsat for forhold, der ligner dem i kredsløb, og vi brugte den test til at validere vores termiske design. Endnu vigtigere, termisk-vakuum-testen gjorde det muligt for os at få betydelig køretid på flyelektronikken og komponenterne i rumfartøjet, efterligne kommunikationskadencen og datastrømmene, som vi til sidst ville se i kredsløb."

Den 7. juli mindre end to måneder før lanceringen, SensorSat blev sendt til Florida til installation på Orbital ATKs Minotaur IV inde i et stort renrumsanlæg hos Astrotech Space Operations, beliggende lige uden for Kennedy Space Center. Et hold fra Lincoln Laboratory udførte de sidste monteringstrin og forberedte satellitten med de softwareuploads, der var nødvendige i starten på kredsløb.

Fælles operationer blev derefter udført med Orbital ATK for at fuldføre den mekaniske og elektriske integration før indkapsling med raketbeklædningen. Den integrerede enhed blev derefter transporteret fra Astrotech til Cape Canaveral Air Force Station affyringsrampe 46 i midten af ​​august.

SensorSat, som ligger lige over ækvator, kredser med en hældning på nul grader, en orientering, som Stokes siger, krævede meget præcis indsættelse af satellitten. Minotaur IV, modificeret fra et 25 år gammelt Air Force raketdesign og nu betjent af Orbital ATK, var op til udfordringen, ved hjælp af to nye raketmotorer for at give det ekstra løft, der er nødvendigt for at nå kredsløbet om ækvatorial.

SensorSat kredser nu om Jorden og indsamler data for at udføre sin rumovervågningsmission.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.