eRomfart 2020-021 Norsk Astronautisk Forening, 01.04.2020
Dette er en nyhetsartikkels opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
US Space Force AEHF-6 skutt opp
Av Øyvind Guldbrandsen
Den amerikanske, militære kommunikasjonssatellitten AEHF-6 (Advanced Extremely High Frequency) ble 26. mars vellykket skutt opp fra Cape Canaveral med en 60 meter høy Atlas 5-bærerakett. Dette var den første oppskytingen av en nyttelast for USAs nyetablerte forsvarsgren United States Space Force.
Etter to avfyringer av det øvre Centaur-trinnet hadde trinnet og satellitten gått inn i en ordinær geostasjonær overføringsbane på 255x35 300 km, med 26 graders inklinasjon. En sekundærnyttelast, TDO 2, som ikke er større enn en koffert, ble kort tid etter dyttet ut fra en egen beholder i nedre del av Centaur-trinnet.
På en typisk oppskyting ville hovednyttelasten også blitt koblet fra i denne banen. Men på denne ferden ble først en tredje og siste Centaur-avfyring foretatt nær apogeum (punktet i banen lengst fra Jorden) i en høyde av 35 300 km, fem og en halv time etter start. Dette krevde at Centaur-trinnet var blitt utstyrt med ekstra isolasjon for at ikke for mye av det kryogeniske (superkalde) drivstoffet skulle koke bort underveis. Avfyringen hevet banens perigeum (punktet nærmest Jorden) fra 255 til 10 800 km og reduserte inklinasjonen fra 26 til 13 grader.
Det krever mindre av satellittens eget drivstoff å komme seg fra en slik bane og inn geostasjonær bane enn fra en «vanlig» geostasjonær overføringsbane, som har lavere perigeum og høyere inklinasjon. Mer drivstoffreserver om bord vil kunne bidra til å øke levetiden til satellitten, som er designet for å fungere i minst 14 år.
AEHF-6 skal over de neste månedene testes ut og manøvrere seg inn på riktig plass i den geostasjonære banen. Det er ikke opplyst på hvilken lengdegrad satellitten skal operere.
Oppskyting av kommunikasjonssatellitter høres kanskje trivielt ut, selv for romfartsinteresserte, men denne oppskytingen hadde et par momenter til som gjør den nevneverdig:
U.S. SPACE FORCE
Dette var altså den første oppskytingen av en nyttelast for det nyetablerte United States Space Force. Det var president Trump som i 2019 beordret opprettelsen av U.S. Space Force. I likhet med mye annet presidenten sier og gjør kom dette som en overraskelse for mange.
U.S. Space Force er den femte av USAs forsvarsgrener underlagt det amerikanske Forsvarsdepartementet (DoD - Departement of Defence.) De andre fire er Hæren (U.S. Army), Marinen (U.S. Navy), Marinekorpset (U.S. Marine Corps) og Luftforsvaret (U.S. Air Force.) En sjette militær forsvarsgren, Kystvakten (U.S. Coast Guard) er i fredstid underlagt Departementet for innenlands sikkerhet (U.S. Departement of Homeland Security.)
U.S. Space Force er sammen med Luftforsvaret (eller Flyvåpenet, om man vil) underlagt det amerikanske Luftforsvarsdepartementet, på samme måte som både Marinen og Marinekorpset er underlagt Marinedepartementet, eventuelt da sammen med Kystvakten, i tilfelle krig. U.S. Space Force ble formelt opprettet 20. desember 2019, og er første nye forsvarsgren i USA siden USAF (Luftforsvaret) ble skilt ut fra Hæren som egen forsvarsgren i 1947.
Nyttelastdekselet var prydet med logoen til U.S. Space Force, USAs nyopprettede forsvarsgren, som ble opprettet i desember 2019. (United Space Alliance)
Rent praktisk har ikke opprettelsen av U.S. Space Force all verdens betydning, utover det administrative, formelle og antakelig symbolske, og at mange navn og logoer må byttes ut. Tidligere var det USAF-avdelingen Air Force Space Command som hadde ansvaret for oppgavene U.S. Space Force nå tar over.
Det foreslåtte budsjettet for U.S. Space Force for budsjettåret 2021, som må godkjennes av begge kamrene i Kongressen, er på 15,3 milliarder dollar. Til sammenligning er NASAs foreslåtte budsjett for budsjettåret 2021 på 25,2 milliarder dollar. Budsjettforslagene ble vel å merke lagt frem før koronaviruset slo til og utløste noen usannsynlig store økonomiske redningspakker fra den amerikanske regjeringen. Foreløpig er det ikke kjent i hvilken grad disse eventuelt vil påvirke de nevnte budsjettforslagene.
Foruten mye infrastruktur på bakken og tung involvering i Delta IV- og Atlas V-bærerakettprogrammene (fra tidligere også kjent under fellesbetegnelsen EELV - Evolved Expendable Launch Vehicle) tar U.S. Space Force over satellittprogrammer som GPS-navigasjonssatellittene, DMSP-værsatellittene, DSP- og SBIRS-tidligvarslingssatellittene samt kommunikasjonssatellitter i serier som Milstar, NATO, WGS og altså AEHF.
De topphemmelige såkalte spionsatellittene, eller rekognoseringssatellittene og elektroniske overvåkningssatellittene, kommer så vidt vites å inntil videre fortsatt opereres av NRO (National Reconnaissance Office.) Slik NRO er organisert er det imidlertid grunn til å tro at en betydelig andel av de som jobber i NRO er U.S. Space Force-personell. NROs budsjett er ikke offentlig kjent, men er trolig sammenlignbart med det til U.S. Space Force.
Det er verdt å bemerke at verken U.S. Space Force eller NRO befatter seg med rombaserte våpensystemer, slik det f.eks var mye snakk om i siste halvdel av 1980-tallet, etter at da daværende president Ronald Reagan hadde lanserte SDI-programmet (Strategic Defense Initiative), populært kjent som «Star Wars». Det for lengst kansellerte SDI, som aldri kom stort lenger enn til tidlige eksperimentstadier på bakken, skulle bli et vanvittig ambisiøst rombasert forsvarsprogram, på anslått nivå med kanskje 10 Apollo-prosjekter, med mål å i løpet av minutter kunne skyte ned hundrevis av interkontinentale ballistiske missiler lastet med atomstridshoder, som eventuelt hadde blitt bli avfyrt mot USA under en atomkrig.
AEHF
AEHF-6 er den siste satellitten i AEHF-serien. Den første ble skutt opp i 2010. Satellittene er etterfølgerne til, og bakoverkompatible med Milstar-systemet, men har mange ganger høyere kapasitet. Som med Milstar er poenget med AEHF at satellittene tilbyr fleksibel kommunikasjon mellom prioriterte enheter i luften, sjøen og på bakken, kommunikasjon som er sikret mot både avlytting og jamming, det vil si fiendtlige forstyrrelser. Satellittene kommuniserer seg imellom slik at systemet skal kunne fungere globalt (mellom 65 grader nord og sør for ekvator) selv om én eller flere bakkestasjoner skulle bli slått ut. Satellittene er designet for å fungere også under og etter en eventuell atomkrig.
Det er ventet at AEHF-systemet vil være i drift til godt inn i 2030-tallet.
I tillegg til USA deltar Canada, Storbritannia, Nederland og Australia i AEHF-programmet.
AEHF-6 kapsles inn i Atlas-rakettens nyttelastdeksel. (United Space Alliance)
AEHF-satellitt i bane. På bildet ser det ut som satellitten befinner seg i lav jordbane, noe som er misvisende. AEHF-satellittene opererer i geostasjonær bane, som ligger nesten 36 000 km over jordens ekvator, tilsvarende omtrent tre ganger Jordens diameter. (Illustrasjon: Lockheed Martin)
ATLAS, CENTAUR OG RL10
Oppskytingen ble foretatt med en bærerakett av varianten Atlas 5-551, det vil si med fem faststoffmotorer påspent førstetrinnet, et nyttelastdeksel med diameter fem meter, og et Centaur øvre trinn med én RL10C-1-rakettmotor.
Bæreraketten transporteres ut mot oppskytingsrampe 41 på Cape Canaveral. (United Space Alliance)
Som på alle Atlas V-raketter var førstetrinnet drevet av en russiskprodusert RD-180-rakettmotor, som forbrenner parafin og flytende oksygen. Russerne synes tilsynelatende det er helt greit at deres rakettmotorer i to tiår har vært essensielle for å skyte opp en lang rekke av USAs viktigste militære satellitter. Amerikanske myndigheter syns derimot ikke det er like greit, og har i mange år ønsket å gjøre seg uavhengige av russisk rakettmotorteknologi. Det skal etter planen skje fra 2021, når Vulcan Centaur gjør sin debut og med tiden skal fase ut Atlas V. Vulcan benytter to BE-4-motorer i førstetrinnet, som forbrenner flytende metan og oksygen. BE-4 produseres av det amerikanske selskapet Blue Origins.
Fem faststoffmotorer var påspent Atlas-rakettens førstetrinn. Den ene av de to dysene til førstetrinnets RD-180-motor er også synlig. (United Space Alliance)
Oppskytingen av Atlas V-raketten med AEHF-6 fant sted 26. mars 2020 kl. 16:18 lokal tid (21:18 norsk vintertid.) (United Space Alliance)
Rakettmotoren i andretrinnet var RL10-motor nr. 500 til å bli skutt opp. Foruten å bli brukt til oppskyting av en stor mengde satellitter, har RL10-motorer også vært med på å sende romfartøy til Månen og til samtlige planeter i Solsystemet, inkludert til overflaten på Venus, Mars og Titan, inn i bane rundt Merkur, Jupiter og Saturn, pluss til Solens relative nærhet, forbi Pluto og helt ut av Solsystemet.
Den første operative varianten av RL10, RL10A-1 var verdens første rakettmotor i bruk som forbrant flytende hydrogen og oksygen. Dette er den mest effektive kjemiske drivstoffkombinasjonen som benyttes, når man snakker om skyvekraft i forhold til forbrent drivstoffmasse. Flytende hydrogen og fluor har riktignok potensiale for litt høyere spesifikk impuls, men har ikke blitt benyttet operativt. Først og fremst fordi både flytende fluor og avgassene fra en forbrenning av hydrogen og fluor er svært etsende og giftige. Eksosen fra hydrogen/oksygen-motorer er ren vanndamp.
En rakettmotor av typen RL10C-1. (Foto: Aerojet Rocketdyne)
Centaur har blitt benyttet som øvre trinn på Atlas-oppskytinger til kretsløp siden 1963 og på Titan III og IV-raketter mellom 1974 og 2003. To varianter, G og G', ble også utviklet og produsert for bruk fra romfergen, men rakk aldri å bli benyttet på den måten, på grunn av innstrammede sikkerhetsbestemmelser etter Challenger-ulykken i 1986.
Tidligere benyttet alle Centaur-trinn to RL10-motorer hver. Men på Atlas V benyttes nesten utelukkende Centaur-trinn med én motor, selv om dette vanligvis gir lavere nyttelastkapasitet. Trengs høyere nyttelastkapasitet er det billigere å montere på en eller to ekstra faststoffmotorer til førstetrinnet. Atlas V kan bruke fra én til fem påspente faststoffmotorer, i fem asymmetriske konfigurasjoner. Eller null.
Unntaket er Atlas V-varianten laget for å skyte opp Boeings romfartøy CST-100 Starliner, som om forhåpentligvis ikke alt for mange månedene skal begynne å frakte astronauter til og fra ISS. Disse Atlas-rakettene vil igjen benytte tomotors Centaur-trinn. Viktigste effekt av den høyere skyvekraften er at den gir mulighet for en flatere ferdprofil under oppskytingsfasen, som er sikrere om skulle noe gå galt og man må avbryte underveis.
Gjennom årene har RL10 stadig blitt videreutviklet, og har per idag blitt produsert i ni hovedvarianter. RL10B ble utviklet til bruk på det øvre trinnet på Delta III på 1990-tallet. Etter flere uhell ble produksjon av denne raketten kansellert etter kort tid, men andretrinnet ble brukt videre på Delta IV-rakettene, som er i bruk idag. Delta IV er spesiell ved at den bruker flytende hydrogen og oksygen i alle trinn, inkludert i sidetrinnene på Heavy-varianten. (Noen Delta IV-varianter har benyttet faststoffmotorer påspent kjernetrinnet, eller unntaksvis et ekstra, øvre sparketrinn med fast drivstoff.)
Andretrinnet (S-4) på Saturn 1 benyttet seks RL10A-3 motorer under oppstarten av Apollo-prosjektet tidlig på 60-tallet. Disse ble snart erstattet av én enkelt J-2-motor på S-4B, som var andretrinnet på Saturn 1B-raketten og tredjetrinn på Saturn V, som sendte mennesker til Månen fra 1968 til 1972.
RL10 vil likevel få en renessanse på fremtidige bemannede måneferder med NASAs nye gigantbærerakett Space Launch System (SLS). SLS Block 1, som etter dagens planer skal sende et ubemannet Orion-fartøy rundt Månen i 2021 og bemannede Orion-fartøy dit i 2022 og 2024, vil benytte én RL10B-2 i det øvre trinnet, kalt ICPS (Interim Cryogenic Propusion Stage.) De påfølgende SLS Block 1B- og -Block 2-variantene skal benytte et kraftigere øvre trinn, EUS (Exploration Upper Stage), med fire RL10C-3-motorer.
