Производство и эксплуатация спутников связи и вещания (продолжение)
15 Сентября 2014
«Вестник ГЛОНАСС» продолжает серию публикаций, посвящённую анализу мирового рынка спутникостроения. В этом номере публикуется обзор деятельности производителей коммерческих геостационарных телекоммуникационных спутников.
<<< Часть 1.
Все основные мировые производители создают геостационарные спутники связи и вещания на основе оригинальных унифицированных спутниковых платформ или модулей служебных систем. Унификация и модульность спутниковых платформ позволяет производителю уменьшить расходы на проектирование каждого спутника, обеспечить определённую серийность их производства, повысить надёжность спутников за счёт применения однотипных отработанных на Земле и в космосе бортовых систем и агрегатов, а также сократить время производства, испытаний и сдачи спутника в эксплуатацию на орбите. Унифицированные спутниковые платформы позволяют обеспечить универсальность построения наземного комплекса управления орбитальной группировкой однотипных, в смысле модуля служебных систем, спутников. Современный спутник, как правило, состоит из модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.
Спутниковая платформа состоит из служебных систем. В её состав входят:
• несущая силовая конструкция платформы. Это прочный цилиндр или параллелепипед из углепластика и прямоугольные несущие сотовые алюминиевые приборные панели, на которых прочно закрепляется оборудование модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки. Внутри силовой несущей конструкции (цилиндр или параллелепипед), как правило, монтируются основной топливный бак и апогейный двигатель, которые придают ей дополнительную прочность;
• бортовой комплекс управления (БКУ). В его состав входят бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ); бортовая командно-измерительная система (КИС) для решения задач взаимодействия с наземным комплексом управления (НКУ); бортовая информационно-телеметрическая система (БИТС) для решения задач сбора, формирования и передачи телеметрической информации в БЦВМ и НКУ;
• система электропитания (СЭП), предназначенная для энергоснабжения бортовой аппаратуры космического аппарата (КА) на всех этапах эксплуатации и состоящая из солнечных батарей и блоков аккумуляторов. Солнечная батарея служит для генерации электрической энергии. Аккумуляторная батарея предназначена для энергоснабжения бортовых систем и агрегатов в период солнечных теней;
• система ориентации и стабилизации (СОС). Она обеспечивает трёхосную стабилизацию КА; гашение скоростей спутника, полученных при отделении от средств выведения; поддержание режима постоянной солнечной ориентации; поддержание режима ориентации на Землю; управление ориентацией солнечных батарей; организацию режима живучести спутника. Чувствительными элементами СОС являются приборы ориентации на Солнце; приборы ориентации на Землю; звёздные датчики; устройства измерения угловой скорости и инерциальные гироскопы. Исполнительными органами СОС, как правило, являются гиростабилизаторы (маховики), устройства поворота солнечной батареи и двигательная установка ориентации спутника (ДУОС);
• система коррекции орбитального положения спутника. Данная система осуществляет приведение и удержание спутника в заданной орбитальной позиции с требуемой погрешностью; создание управляющих моментов для ориентации и стабилизации космического аппарата; увод спутника на орбиту захоронения в конце срока службы. Система коррекции состоит из двигательной установки коррекции и ёмкостей хранения топлива;
• система терморегулирования (СТР), предназначенная для обеспечения теплового режима функционирования бортового оборудования служебных систем и модуля полезной нагрузки.
На всех зарубежных спутниках устанавливается апогейный жидкостный ракетный двигатель, который используется для перевода спутника с геопереходной орбиты (на неё спутник доставляется средствами выведения) на геостационарную орбиту (ГСО).
СПУТНИКИ КОМПАНИИ LOCKHEED MARTIN COMMERCIAL SPACE SYSTEMS
Компания Lockheed Martin Commercial Space Systems (LMSS) является структурным подразделением компании Lockheed Martin Space Systems (далее Lockheed Martin), разрабатывает и производит спутники на базе платформы семейства A2100. Производство базируется в городе Саннивейл, одном из крупнейших и современных центров космической индустрии США [22].
ПЛАТФОРМА A2100
Общий вид платформы, предназначенной для создания широкого диапазона военных, гражданских и коммерческих спутниковых систем, представлен на рисунке 2.1. На базе этой платформы создаются спутники GOES-R метеорологической системы США, космические аппараты MUOS военной мобильной системы спутниковой связи, спутники MILSTAR и UFO военной узкополосной системы спутниковой связи, космические аппараты GPS IIIB системы глобального позиционирования и коммерческие спутники связи и вещания.
Модульный подход при разработке и сборке платформ A2100 позволил уменьшить число структурных элементов и их массу (на 60% – по утверждению LMSS), упростить конструкцию, повысить надёжность работы на орбите, сократить расходы на запуск и эксплуатацию спутников. Это в полной мере удовлетворяет требованиям заказчиков на создание космических аппаратов различных конфигураций для всех типов услуг спутниковых служб. Платформы A2100 полностью изготавливаются из лёгких и прочных композитных материалов, защищающих платформу от тепловых деформаций. Семейство A2100 включает в себя платформы A2100A, A2100AX, A2100AXS, A2100AXX с соответственно возрастающими основными характеристиками: массой, мощностью системы электропитания, запасом топлива и т.д.
Основой силовой конструкции платформы А2100 является параллелепипед, по сторонам которого размещены бортовые системы и агрегаты, окружённые панелями полезной нагрузки. На панелях размещены системы, состав которых определяется предназначением спутника. При разработке проекта решаются вопросы конфигурации космического аппарата, размещения его компонентов, установки на ракету-носитель и т.д.
Бортовая система электропитания включает две солнечные батареи (от 2 до 5 панелей на каждой) из высокоэффективных солнечных элементов на арсениде галлия с тремя переходами. Работу спутника в зоне теней обеспечивают четыре блока литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов, которые при равном весе и объёме с никель-кадмиевыми (Ni-Cd) или никель-водородными (Ni-H2) аккумуляторами обеспечивают лучшие энергетические характеристики.
Срок активного существования спутников, созданных на базе платформы А2100, составляет 15 лет. Размеры спутников достигают величины 3 х 2,5 х 6 м при общей стартовой массе аппарата от 1930 до 6740 кг.
Компания интенсивно проводит работы в части поиска более эффективных солнечных элементов и использования улучшенных теплопроводов и радиаторов, а также создания более совершенной системы рассеивания тепла. Работы направлены на повышение вырабатываемой мощности платформы с нынешних 13,1 кВт до 15 кВт и более.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
За свою 54-летнюю историю Lockheed Martin построила и запустила на орбиту около 940 спутников, в том числе 143 (56 продолжают работать) геостационарных телекоммуникационных военных и коммерческих. В августе 1996 года был запущен первый спутник на платформе А2100 (АМС-1). По состоянию на декабрь 2013 года на базе этой платформы было построено 50 (49 доставлено на ГСО) коммерческих и военных космических аппаратов. Большинство успешно запущенных коммерческих геостационарных спутников на базе платформы A2100AX работали и работают на орбите без существенных замечаний за исключением 11 аппаратов (22% от общей численности).
EchoStar-3 запущен 1 октября 1997 года. Из-за неправильной работы системы обогрева конверторы ретранслятора перегреваются. Поэтому во время прохождения теневых участков орбиты семь транспондеров спутника выключаются. До января 2004 года на спутнике отказали 16 усилителей мощности из 44-х. Летом 2012 года выведен из эксплуатации. Спутник оператором не страховался.
EchoStar-4 запущен 8 января 1998 года. Две из пяти панелей солнечной батареи не развернулись из-за отказа привода. Возникли проблемы в топливной системе и СТР. С октября 2000 по июнь 2002 года было последовательно выключено 38 транспондеров из 44-х. Объявлена полная гибель аппарата, получено страховое возмещение $219,3 млн. В августе 2011 года спутник уведён на орбиту захоронения.
Telcom-1 запущен 12 августа 1999 года. В процессе орбитальных испытаний обнаружено, что основной и резервный двигатели привода южной солнечной батареи работают со сбоями и батарея иногда останавливается. На работоспособности космического аппарата не отражается.
АМС-4 запущен 13 ноября 1999 года. В течение 2007 года происходили отдельные отказы цепочек фотоэлементов панелей солнечных батарей. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $15 млн.
Garuda-1 запущен 12 февраля 2000 года. На спутнике с мая 2000 года по апрель 2005 года последовательно возникали неисправности коннекторов солнечных панелей и модуля полезной нагрузки (МПН). Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $140,8 млн.
EchoStar-6 запущен 17 августа 2000 года. В 2010 году и в начале 2012 года из-за проблем с солнечными батареями, отключена часть транспондеров полезной нагрузки. С августа 2012 года спутник пользователей не обслуживает. Спутник оператором не страховался.
АМС-6 запущен 21 октября 2000 года для спутникового оператора SES Americom (ныне SES Group). В октябре 2008 года во время прохождения солнечных теней снизилась производительность солнечных батарей, и оператор выключил 6 транспондеров из работы.
Nimiq-2 запущен 29 декабря 2002 года. На спутнике 20 февраля 2003 года отказала южная солнечная батарея вследствие короткого замыкания из-за нарушения технологии её изготовления. Оператор выключил все транспондеры Ка-диапазона и четыре транспондера Ku-диапазона из 32-х из оперативной деятельности. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $49,8 млн.
EchoStar-12 запущен 17 июля 2003 года. В сентябре-ноябре 2012 года начались проблемы с солнечными батареями, отключена часть транспондеров полезной нагрузки. Спутник оператором не страховался.
АМС-15 запущен 14 октября 2004 года. В течение 2011 года отказало несколько цепочек солнечных батарей, в результате снизилась мощность бортовой системы электропитания. На спутнике выключили часть транспондеров. Спутник оператором не страховался.
АМС-16 (EchoStar-16) запущен 17 декабря 2004 года. В марте 2010 года во время прохождения солнечных теней снизилась мощность солнечных батарей. В январе и апреле 2012 года отказало несколько цепочек солнечных батарей. На космическом аппарате выключили полезную нагрузку Ка-диапазона. Спутник оператором не страховался.
Суммарные страховые выплаты за отказы на спутниках, построенных на базе платформы А2100, составили $424,9 млн.
Специалисты компании Lockheed Martin утверждают, что могут спроектировать и поставить заказчику спутник на платформе A2100 за 18 месяцев. Однако за последние пять лет спутниковые операторы заказали у компании только шесть аппаратов.
СПУТНИКИ КОМПАНИИ ORBITAL SCIENCES CORPORATION
Компания Orbital Sciences Corporation (далее Orbital) разрабатывает и производит геостационарные спутники на базе платформы Star-2 и её модификаций. Производство спутников на базе этой платформы базируется в городе Dulles (Virginia), одном из крупнейших и современных центров космической индустрии США. Платформа Star-2 появилась на рынке в 1990-х годах и предназначена для создания средних телекоммуникационных спутников коммерческого назначения всех типов, а также используется для построения военных и гражданских спутников. Компания Orbital получила контракт от американского агентства передовых оборонных разработок DARPA на создание концепции кластерного спутника типа System F6 (Future, Fast, Flexible, Fractionated, Free-Flying Spacecraft). System F6 должна представлять спутниковую платформу, состоящую из свободно движущихся по близким орбитам и взаимодействующих друг с другом орбитальных модулей. System F6, по заявлению авторов концепции, позволит избежать проблем, связанных с удорожанием платформ, потерями аппаратов при неудачных запусках, их отказах на орбите и прочее [23].
Orbital предлагает на рынке спутниковой связи и вещания малые и средние геостационарные спутники на базе платформы Star-2 и её модификаций (Star-2.1, -2.2, -2.3 и -2.4) с мощностью на полезную нагрузку от 1,5 кВт до 7,5 кВт (кроме того, Orbital произвела четыре аппарата на базе платформы Star-1). Средние и малые спутники на ГСО наиболее привлекательны для операторов стран, начинающих бизнес и не имеющих средств и необходимости заказывать большие спутники. Именно поэтому с 2001 по 2013 год компания запустила на ГСО 31 (один утрачен при запуске) спутник. В последние семь лет Orbital выиграла тендеры на поставку 20 коммерческих телекоммуникационных космических аппаратов на ГСО, что составляет 14% рынка производства таких аппаратов и стала третьей в мире компанией по заказам спутников.
ПЛАТФОРМА STAR-2
Общий вид платформы Star-2 приведён на рисунке 2.2. Как и все современные платформы, платформа Star-2 построена по модульному принципу, имеет эффективную по отношению к критерию «масса-прочность» силовую конструкцию, а также понятный для заказчика временной цикл поставки спутника. Спутник состоит из двух модулей: модуля полезной нагрузки и платформы.
Силовая конструкция платформы представляет собой прочный композитный цилиндр на основе полотна из углепластика, к которому крепятся сотовые алюминиевые панели для размещения оборудования бортовых систем и агрегатов спутника.
Бортовой комплекс управления состоит из командно-телеметрической системы, осуществляющей приём-передачу командной информации, сбор и передачу телеметрических данных о состоянии бортовых систем, и отработанной резервируемой цифровой бортовой вычислительной машины типа MIL-STD-1750A.
Система электропитания состоит из солнечной батареи (от двух до пяти панелей на каждом из двух крыльев) и литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов, обеспечивающих функционирование спутника в условиях солнечных теней. Солнечные батареи на основе трёхпереходных элементов на арсениде галлия типа Ultra Triple-Junction обеспечивают мощность системы электропитания до 10 кВт и поставляются компанией Spectrolab (входит в корпорацию Boeing). Литий-ионные аккумуляторы закупаются у японской корпорации YUASA.
Система ориентации и стабилизации обеспечивает трёхосную стабилизацию и пространственную ориентацию с погрешностью 0,1 град. по осям север-юг и восток-запад на всём жизненном цикле от постановки спутника в рабочую точку и до его увода на орбиту захоронения. СОС может поддерживать орбитальное положение аппарата автономно при минимальном участии специалистов Земли. Последние могут вмешаться в работу системы ориентации и стабилизации в любой момент. Чувствительными элементами системы являются солнечные и звёздные датчики, измерители угловых скоростей и гироскопы.
Исполнительными органами СОС являются маховики, устройства поворота солнечной батареи и ДУОС.
Система коррекции орбитального положения спутника осуществляет удержание спутника в орбитальной позиции с заданной погрешностью, формирует управляющие моменты для ориентации и стабилизации космического аппарата, а также обеспечивает увод спутника на орбиту захоронения.
Исполнительными элементами системы коррекции, ориентации и стабилизации спутника являются 23 жидкостных реактивных двигателя в составе бортовой двигательной установки. Она включает в свой состав:
• большой цилиндрический бак для хранения топлива (гидразин);
• два средних цилиндрических бака для хранения окислителя (азотный тетраксид);
• два малых нецилиндрических бака для хранения вытеснителя (гелий) топлива и окислителя;
• апогейный или главный (Main Satellite Thruster) жидкостный двухкомпонентный (топливо – гидразин, окислитель – азотный тетраксид) ракетный двигатель типа 454N LAE (Liquid Apogee Engine). Двигатель используется для перевода спутника с геопереходной орбиты, куда он доставляется средствами выведения, на целевую геостационарную орбиту;
• два жидкостных двухкомпонентных (топливо – гидразин, окислитель – азотный тетраксид) ракетных двигателя типа 22N DMT (dual-mode thrusters). Эти двигатели средней тяги резервируют основной апогейный двигатель и в случае его неисправности используются для перевода спутника с геопереходной орбиты на целевую геостационарную орбиту;
• четыре жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателя типа 22N REA (rocket engine assembly). Эти двигатели средней тяги используются в качестве двигателей коррекции орбиты и двигателей перегона спутника в другую орбитальную позицию. Кроме того, они резервируют основной апогейный двигатель и двигатели типа 22N DMT и в случае их неисправности используются для перевода спутника с геопереходной орбиты на целевую геостационарную орбиту;
• двенадцать жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателей малой тяги типа 0.9N REA, которые используются в качестве основных двигателей коррекции орбиты;
• четыре жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателя малой тяги типа 0.48N REA, которые используются для изменения положения орбиты спутника по углу рыскания (поворота спутника вокруг оси направления на центр Земли);
• подсистему управления включением и выключением двигателей.
Система терморегулирования предназначена для обеспечения теплового режима функционирования бортового оборудования служебных систем и полезной нагрузки с помощью элементов пассивного и активного терморегулирования. Отвод тепла от сотовых панелей с оборудованием осуществляется теплообменниками, соединёнными с солнечными отражателями, на северной и южной панелях платформы. Бортовой комплекс управления может включать (выключать) нагреватели некоторых устройств и приборов и предотвращать их перегрев.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
С начала своей космической деятельности по 2013 год компания Orbital изготовила и запустила более 140 космических аппаратов, в том числе 34 коммерческих спутника на ГСО. В 2002 году запущен первый аппарат на базе платформы Star-2, всего запущено 30 спутников. Срок активного существования платформы Star-2 – 15 лет. Масса аппарата – от 2 т до 3,2 т, что позволяет осуществлять парный запуск на всех существующих мировых носителях, а на перспективных средствах выведения – даже тройной запуск. Это существенно снижает затраты спутниковых операторов на пусковые услуги и приносит Orbital преференции в конкурентной борьбе с другими поставщиками космических аппаратов.
Построенные на базе платформ Star-2 и успешно запущенные коммерческие космические аппараты (30) работают исправно, кроме четырёх из них (13,3%).
N-Star-C запущен 5 июля 2002 года. В январе 2003 года возникли проблемы с модулем полезной нагрузки спутника, изготовленной компанией Lockheed Martin. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $40,7 млн.
Galaxy-15 запущен 14 октября 2005 года и успешно работал до апреля 2010 года, когда он перестал реагировать на команды с Земли и в течение восьми месяцев был в аварийном состоянии. В декабре 2010 года аккумуляторы СЭП разрядились, и бортовой комплекс управления перезапустился. Но в марте 2011 года КА Galaxy-15 снова был включён в штатный режим работы и пока функционирует успешно. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $6,5 млн.
Optus-D1 запущен 13 октября 2006 года. В ноябре 2006 года перестала работать вертикальная поляризация в транспондерах луча, ориентированного на Новую Зеландию. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $5 млн.
New Dawn (Intelsat-28) запущен в апреле 2011 года для спутникового оператора Intelsat, антенна С-диапазона не открылась, и оператор не может использовать 14 транспондеров этого диапазона для оперативной деятельности. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $146 млн.
Суммарные выплаты за отказы на спутниках, построенных на базе платформы Star-2, составили $198,2 млн.
Из анализа данных, приведённых в таблице 2.2, следует, что производство космических аппаратов на базе платформы Star-2 в среднем составляет 31,4 месяца, что больше, чем время поставки спутника компанией Lockheed Martin.
СПУТНИКИ КОМПАНИИ BOEING SATELLITE SYSTEMS
Boeing Satellite Systems International Inc (далее Boeing) является структурным подразделением аэрокосмической корпорации Boeing и в течение более чем пятидесяти лет разрабатывает и производит спутники различного назначения. Первый коммерческий геостационарный спутник Syncom был создан компанией Boeing и запущен на орбиту в 1963 году.
В течение последних одиннадцати лет компания поставляла заказчикам спутники, созданные на базе платформ BSS-376, 601 и 702. Производство спутников находится в городе El Segundo (California) – крупнейшем центре космической индустрии США [24].
На базе платформы BSS-376 (BSS-376НР) создано 57 геостационарных коммерческих спутников. Первый аппарат на базе этой платформы был запущен в 1980 году, а последний (e-Bird) – в 2002 году. Платформа длительное время доминировала на рынке спутников.
Платформа BSS-601 (BSS-601НР) в 90-е годы XX столетия занимала особое место на рынке производства спутников, каждый третий спутник, поставленный на ГСО в эти годы, был изготовлен на базе этой платформы. Первый аппарат на базе платформы BSS-601 был запущен в 1987 году, а последний спутник TDRS-M системы управления и связи NASA планируется к запуску в 2015 году. Всего на базе этой платформы заказано 86 спутников различного назначения.
ПЛАТФОРМА BSS-702
В 1995 году компания Boeing (тогда ещё Hughes Space) впервые представила на рынке новую базовую платформу BSS-702. Основные характеристики модификаций этой платформы приведены в таблице 2.3.
Платформа BSS-702 развивает технологические решения, заложенные при разработке и производстве платформы BSS-601 в части увеличения мощности бортовой электрической установки, и предназначается для создания широкого спектра телекоммуникационных спутников коммерческого, гражданского и военного назначения. Главная цель разработчиков платформы BSS-702 состояла в том, чтобы с помощью опробованных технических решений в наибольшей степени удовлетворить требования заказчиков и при этом, по возможности, ускорить и удешевить процесс создания конкретных аппаратов. Поэтому платформа построена по модульному принципу. При этом модуль полезной нагрузки сопрягается с модулем служебных систем (орбитальной платформой) в четырёх точках, а число связывающих их электроразъёмов снижено до шести. Это позволяет обойтись без доработки платформы под каждый новый ретранслятор, а также изготавливать оба модуля параллельно, что сокращает цикл производства спутника в целом.
В 2005 году началась разработка более лёгкого варианта платформы BSS-702B, которая должна была удовлетворять возросшим потребностям заказчиков в части создания космических аппаратов средней мощности. С 2009 года платформа BSS-702B стала называться BSS-702MP (Medium Power). Компания также ввела в оборот платформу большого класса BSS-702НP (High Power). На базе платформы BSS-702НP создаются спутники тяжёлого класса с общей мощностью бортовой системы электропитания свыше 12 кВт, а на базе платформы BSS-702НP – спутники среднего класса с общей мощностью бортовой системы электропитания от 6 до 12 кВт.
В 2012 году компания Boeing представила на рынке платформу BSS-702SP (Small Power), которая закрывает нишу лёгких спутников, выделяя на полезную нагрузку мощность от 3 до 8 кВт. Платформа BSS-702SP позволила компании Boeing, хотя и с опозданием, но ответить на требования заказчиков и вызовы рынка. С внедрением этой платформы Boeing стала единственной в мире компанией, которая может поставлять на рынок спутники лёгкого, среднего и тяжёлого класса.
Масса платформы BSS-702SP позволяет осуществлять парный запуск аппаратов на всех существующих мировых ракетах-носителях, а на перспективных средствах выведения – даже тройной запуск. Это ведёт к существенному снижению затрат спутниковых операторов на услуги по запуску и ставит компанию Boeing в равные условия с Orbital Sciences Corporation на рынке лёгких и средних спутников, даёт существенные преференции в конкурентной борьбе с другими поставщиками спутников.
Как и большинство современных спутниковых платформ, BSS-702 состоит из модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.
На спутнике устанавливается апогейный двухкомпонентный жидкостный ракетный двигатель, который используется для перевода спутника с геопереходной орбиты (на неё спутник доставляется средствами выведения) на геостационарную орбиту.
Платформа BSS-702 в некоторых своих вариантах оборудуется системой из восьми электрических ионных двигательных установок на ксеноне (Xenon Ion Propulsion System, XIPS). В России они получили название электрическая реактивная двигательная установка (ЭРДУ) на базе стационарных плазменных двигателей. Четыре двигательные установки (две основных и две резервных) используются в системе коррекции орбиты и четыре (две основных и две резервных) – в системе ориентации и стабилизации спутника. Известно, что, например, XIPS-25 (платформа BSS-702) обладает удельным импульсом тяги 3800 с, а традиционный двухкомпонентный гидразиновый двигатель имеет удельный импульс не выше 300 с. Таким образом, использование XIPS приводит к существенному уменьшению массы платформы. Электрический ионный двигатель фирмы Boeing типа XIPS-25 использует всего лишь 75 кг (около 5 кг в год) ксенона для удержания спутника на орбите в области ± 0,05 град. по широте и долготе в течение 15 лет. Традиционному двухкомпонентному двигателю для решения этой задачи потребуется не менее 400 кг топлива (окислитель – азотный тетраксид, горючее – монометилгидразин и гелий – вытеснительный газ).
XIPS может использоваться не только для коррекции орбитального положения спутника, но и для перевода космического аппарата с геопереходной орбиты на геостационарную. Известно, что для работы штатного апогейного двухкомпонентного двигателя необходимо от двух до трёх тонн топлива. Поэтому применение XIPS заметно снижает массу аппарата и предоставляет возможность осуществления парного запуска спутников на мощных ракетах-носителях типа Ariane-5, что в конечном итоге приведёт к понижению цены пусковых услуг.
В начальном варианте на платформе BSS-702 для более полного использования солнечной энергии каждое из крыльев солнечных батарей было окружено по периметру наклонными отражателями (концентраторами), подающими дополнительные солнечные лучи на панели с фотоэлементами для увеличения их эффективности. На первых шести спутниках, построенных с применением этой технологии, возникла проблема с концентраторами. Эффективность отражения зеркал концентраторов в процессе эксплуатации снижалась, что приводило к падению мощности бортовой СЭП. Мощность в конце срока активного существования падала более чем на 25%, при заявленном производителем падении на 7%.
Поэтому на следующих спутниках, построенных на базе платформы BSS-702, компания вернулась к традиционной технологии выработки бортовой электроэнергии с использованием в составе солнечных батарей трёхпереходных фотоэлементов на арсениде галлия с германиевой подложкой производства компании Spectrolab (подразделение Boeing) типа Ultra Triple-Junction (GaInP/GaAs/Ge), которые в сумме вырабатывают до 18 кВт. Работу аппарата в условиях солнечных теней обеспечивают литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
За свою пятидесятилетнюю историю компания Boeing построила и запустила на орбиту более 240 спутников, в том числе 231 геостационарный телекоммуникационный космический аппарат коммерческого назначения на базе 16-ти платформ разных модификаций. Из них в настоящее время успешно выполняют целевые задачи 65 спутников. Первый аппарат на базе платформы BSS-702 (Galaxy-11) был заказан в начале 1997 года и запущен на орбиту в декабре 1999 года, последний запуск состоялся в 8 декабря 2013 года (Inmarsat-5 F1). Первый аппарат на базе платформы BSS-702МР (Intelsat-22) был заказан в 2009 году и запущен на орбиту 25 марта 2012 года. Первый спутник на базе платформы BSS-702SP (Satmex-7) был заказан в марте 2012 года и будет запущен в конце 2014 года.
Всего на базе платформы BSS-702 по состоянию на 31 декабря 2013 года заказан 51 военный и коммерческий спутник. 30 из них уже запущено, ещё 21 находится на разных стадиях производства. За последние 16 лет компания Boeing поставила коммерческим операторам 36 спутников (12 на базе платформ BSS-601 и и 24 – на базе BSS-702 и их модификаций, в среднем 2,4 спутника за год). Это существенно ниже показателей Space Systems/Loral,Thales Alenia Space, Astrium и Orbital Sciences Corporation с их новыми платформами.
Приведённые данные свидетельствуют о том, что компания Boeing утратила былое преимущество на рынке производства коммерческих спутников времён платформ BSS-376 и BSS-601. Основная причина этого кроется в том, что на рубеже веков произошла серия однотипных повторяющихся на разных спутниках отказов процессоров бортовой системы управления (12 случаев), аккумуляторных батарей (3 случая) и концентраторов солнечных батарей (6 случаев) и значительное количество отказов других систем и агрегатов. Именно отказы и относительная дороговизна спутников, построенных на платформах BSS-601 и BSS-702, охладили отношения между Boeing и спутниковыми операторами. Но в последние два года компания Boeing возвратила утраченный авторитет. Спутниковые операторы заказали у Boeing десять космических аппаратов, столько же было заказано у Space Systems/Loral.
Из 57 спутников, построенных с 1980 года по 2002 год на базе платформы BSS-376 (BSS-376НР), 53 успешно запущены на ГСО (четыре аппарата утрачены при запуске). Большинство работало и работает на орбите без замечаний, за исключением шести аппаратов (10,5%).
BSat-1A запущен 16 апреля 1997 года. В 1997 году во время орбитальных испытаний отказал один транспондер. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $17 млн.
Thor-2 запущен 20 января 1997 года. В 1997 году во время орбитальных испытаний обнаружен производственный дефект – обратная поляризация транспондеров одного из лучей. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $1 млн.
В феврале 1984 года впервые в мире два спутника Westar VI и Palapa-B2, созданные на базе платформы BSS-376 и не выведенные на целевую орбиту Space Shuttle, были сняты с орбиты командой Space Shuttle и доставлены на Землю. Компания Hughes (ныне Boeing) провела необходимые работы по восстановлению спутников Westar VI и Palapa-B2. Под новыми именами Westar VI (Asiasat) и Palapa-B2 (Palapa-B2R) были успешно доставлены на геостационарную орбиту. До настоящего времени этот успех американской космической отрасли остаётся в мире не повторённым.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-376 спутников, составили $87 млн.
Компания Boeing построила в 1987–2012 годах на базе платформ BSS-601, BSS-601НР 86 спутников, в том числе 54 коммерческих спутника связи и вещания, из которых 48 успешно запущены на ГСО. Последние работали или работают на орбите без замечаний, за исключением 22-х спутников (45,8%).
Optus B1 запущен 13 августа 1992 года. Основной процессор бортовой системы управления спутника отказал 21 мая 2005 года.
Galaxy-YII запущен 28 октября 1992 года. Основной процессор отказал 13 июня 1998 года, резервный – 22 ноября 2000 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $132,4 млн.
Galaxy-IY запущен 24 июня 1993 года. Основной процессор отказал 10 марта 1996 года, резервный – 19 января 1998 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $180 млн.
Solidaridad-1 запущен 19 ноября 1993 года. Основной процессор отказал 28 апреля 1999 года, резервный – 27 августа 2000 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $270 млн.
DirecTV-1 запущен 17 декабря 1993 года. Отказал (4 июля 1998 года) основной процессор бортовой системы управления.
DirecTV-3 запущен 9 июня 1995 года. Отказал (4 мая 2002 года) основной процессор бортовой системы управления.
Intelsat-4 (PAS-4) запущен 3 августа 1995 года. В феврале 2010 года был выведен из эксплуатации из-за отказа основного (21 сентября1998) и резервного (1 февраля 2010 года) бортовых процессоров и полного отказа всех XIPS. В феврале 2010 года объявлена полная гибель спутника.
Galaxy-IIIR запущен 11 декабря 1995 года. Основной процессор отказал 21 апреля 2001 года, резервный – 15 января 2006 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника.
Palapa-С1 (PakSat-1) запущен 1 февраля 1996 года. Последовательно в феврале и декабре 1998 года отказали контроллеры подзарядки ёмкости аккумуляторной батареи. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $197,7млн.
МSat-2 запущен 20 апреля 1995 года. В мае 1995 года отказала одна из восьми матриц переключения лучей и снизилась мощность в восточном луче системы связи. В 1996 году отказали два из десяти твердотельных усилителей мощности и один из приёмников L-диапазона в луче связи Аляска/Гавайи. На спутнике в 2002 году отказали двигатели коррекции по наклонению. Объявлена частичная гибель спутника.
МSat-1 запущен 20 апреля 1996 года. Сразу после запуска отказал один из четырёх лучей системы мобильной связи, и в мае 2003 года отказали два усилителя мощности МПН. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $109 млн.
JCSAT-4 запущен 17 февраля 1997 года. Аномальная работа матрицы переключения транспондеров в модуле полезной нагрузки. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $21 млн.
PanAmSat-5 (Arabsat-2C) запущен 28 августа1997 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи 10 сентября 1998 года. Объявлена полная конструктивная гибель спутника, получено страховое возмещение $185 млн. Кроме того, на спутнике отказали основной и резервный двигатели (XIPS-25) системы коррекции.
JCSAT-5 (JCSAT-1B) запущен 2 декабря 1997 года. С января 2005 года на спутнике аномально работают двигатели системы коррекции орбиты. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $10 млн.
Galaxy-8I запущен 8 декабря 1997 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи произошла 10 декабря 1999 года. Три из четырёх двигателей (XIPS-25) системы коррекции отказали в сентябре 2000 года. С декабря 2002 года спутник утратил способность корректировать наклонение орбиты. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $79 млн.
Astra-1G запущен 2 апреля 1998 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи из-за утечки электролита произошла в декабре 1998 года. Выключены шесть транспондеров. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $50 млн.
Satmex-5 запущен 6 декабря 1998 года. Из-за отказа основного и резервного двигателей (XIPS-25) системы коррекции в январе 2010 года объявлена полная конструктивная гибель спутника. Страховое возмещение в стадии урегулирования.
PanAmSat-6B (PAS-6B) запущен 22 декабря 1998 года. В октябре 2006 года отказал резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции, основной отказал в июле 2003 года. Объявлена полная конструктивная гибель спутника. Спутник работает на наклонной орбите.
DirecTV-1R запущен 9 октября 1999 года. Отказал основной двигатель (XIPS-25) системы коррекции.
Galaxy-10R запущен 25 января 2000 года. В марте и августе 2004 года последовательно отказали основной и резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $75,3 млн.
Galaxy-4R запущен 19 апреля 2000 года. В течение 2003 года последовательно отказали основной и резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $127 млн.
Intelsat-9 запущен 28 июля 2000 года. На спутнике отказали основные и резервные двигатели XIPS-25 системы коррекции.
Intelsat-10 запущен 14 мая 2001 года. На спутнике отказали основные и резервные двигатели XIPS-25 системы коррекции.
Superbird-6 запущен 16 апреля 2004 года. В ноябре 2004 года из-за большой утечки топлива понизилось давление в топливных баках двигательной установки. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $243,4 млн.
Кроме того, аппараты TDRS-8 и TDRS-9, созданные на базе платформ BSS-601 для системы спутниковой связи TDRS (NASA), работают с существенными замечаниями.
TDRS-8 запущен 30 июня 2000 года. Из-за производственной ошибки при сборке мультиплексора МПН нарушена коммутация транспондеров по поляризации, и 5 стволов из 18 не могут включаться в работу. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $35 млн.
TDRS-9 запущен 8 августа 2002 года. Сразу после запуска произошла частичная потеря давления в одном из четырёх баков системы ориентации и стабилизации. Объявлена частичная конструктивная гибель спутника.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-601 и BSS-601HP коммерческих геостационарных спутников, составили $1 млрд 679,8 млн.
У компании Boeing в 1999–2013 годах на базе платформы BSS-702 и её модификаций под строительство заказано 48 геостационарных спутников. По состоянию на 31 декабря 2013 года запущено 30 аппаратов, в том числе 24 коммерческих спутника связи и вещания. Из них 22 спутника были успешно доставлены на ГСО. Из запущенных коммерческих аппаратов 13 работали или работают на орбите без замечаний, проблемы были у девяти спутников (42,8%): Galaxy-XI (запущен 22.12.1999), Thuraya-1 (21.11.2000), PanAmSat-1R (Intelsat-1R, 16.11.2000), Anik-F1 (21.11.2000), XM Rock (18.03.2001), XM Roll (08.05.2001), Anik F2 (18.07.2004), DirecTV-10 (07.07.2007) и Sky Terra-1 (14.11.2010).
Эти спутники созданы с использованием солнечных батарей с концентраторами солнечного света. На всех шести спутниках возникла серийная проблема с концентраторами – зеркалами, которые подавали дополнительный отражённый солнечный свет на элементы панелей солнечных батарей для увеличения их эффективности. Со временем эффективность отражения зеркал снижалась, что привело к чрезмерному падению мощности СЭП в процессе эксплуатации спутника.
Страховое возмещение за частичную гибель спутников составило: Galaxy-XI – $142 млн, Thuraya-1 – $252 млн, PanAmSat-1R (Intelsat-1R) – $118 млн, Anik-F1 – $136,2 млн, XM Rock – $71,2 млн, XM Roll – $71,2 млн.
Thuraya-1 в 2001 признан частично потерянным, в 2002 году – полностью потерянным. Уведён на орбиту захоронения в мае 2007 года.
Anik F2 запущен 18 июля 2004 года. В октябре 2011 года отключалось обслуживание клиентов из-за сбоя бортового программного обеспечения (БПО) управления вращением солнечных батарей. Вещание восстановлено через несколько часов после перезагрузки БПО.
DirecTV-10 запущен 7 июля 2007 года. В третьем квартале 2011 года начались проблемы с двигательной установкой системы ориентации и стабилизации. Вещание со спутника переведено на другие спутники. Оператор требует выплаты страхового возмещения в размере $274 млн.
Sky Terra-1 запущен 14 ноября 2010 года. В марте 2012 года во время солнечной активности несколько дней модуль полезной нагрузки не работал, затем вещание со спутника восстановилось.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-702 коммерческих геостационарных спутников, пока составили $790,6 млн.
В таблице 2.4 представлены сведения о сроках производства последних десяти успешно запущенных коммерческих геостационарных телекоммуникационных спутников связи и вещания компанией Boeing Satellite Systems.
Анализ данных, приведённых в таблице 2.4, показывает, что срок поставки коммерческих геостационарных спутников связи и вещания у компании Boeing выше, чем у компаний Lockheed и Orbital (правда, спутники Boeing, как правило, больше по мощности и массе).
Продолжение следует
ОБСУДИТЬ НА ФОРУМЕ>>>
Александр КРЫЛОВ, директор Центра космической связи «Сколково» – филиала ФГУП «Космическая связь», эксперт Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда «Сколково», к.т.н., с.н.с.
Константин КРЕЙДЕНКО, редактор журнала «Вестник ГЛОНАСС»
Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru
<<< Часть 1.
Все основные мировые производители создают геостационарные спутники связи и вещания на основе оригинальных унифицированных спутниковых платформ или модулей служебных систем. Унификация и модульность спутниковых платформ позволяет производителю уменьшить расходы на проектирование каждого спутника, обеспечить определённую серийность их производства, повысить надёжность спутников за счёт применения однотипных отработанных на Земле и в космосе бортовых систем и агрегатов, а также сократить время производства, испытаний и сдачи спутника в эксплуатацию на орбите. Унифицированные спутниковые платформы позволяют обеспечить универсальность построения наземного комплекса управления орбитальной группировкой однотипных, в смысле модуля служебных систем, спутников. Современный спутник, как правило, состоит из модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.
Спутниковая платформа состоит из служебных систем. В её состав входят:
• несущая силовая конструкция платформы. Это прочный цилиндр или параллелепипед из углепластика и прямоугольные несущие сотовые алюминиевые приборные панели, на которых прочно закрепляется оборудование модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки. Внутри силовой несущей конструкции (цилиндр или параллелепипед), как правило, монтируются основной топливный бак и апогейный двигатель, которые придают ей дополнительную прочность;
• бортовой комплекс управления (БКУ). В его состав входят бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ); бортовая командно-измерительная система (КИС) для решения задач взаимодействия с наземным комплексом управления (НКУ); бортовая информационно-телеметрическая система (БИТС) для решения задач сбора, формирования и передачи телеметрической информации в БЦВМ и НКУ;
• система электропитания (СЭП), предназначенная для энергоснабжения бортовой аппаратуры космического аппарата (КА) на всех этапах эксплуатации и состоящая из солнечных батарей и блоков аккумуляторов. Солнечная батарея служит для генерации электрической энергии. Аккумуляторная батарея предназначена для энергоснабжения бортовых систем и агрегатов в период солнечных теней;
• система ориентации и стабилизации (СОС). Она обеспечивает трёхосную стабилизацию КА; гашение скоростей спутника, полученных при отделении от средств выведения; поддержание режима постоянной солнечной ориентации; поддержание режима ориентации на Землю; управление ориентацией солнечных батарей; организацию режима живучести спутника. Чувствительными элементами СОС являются приборы ориентации на Солнце; приборы ориентации на Землю; звёздные датчики; устройства измерения угловой скорости и инерциальные гироскопы. Исполнительными органами СОС, как правило, являются гиростабилизаторы (маховики), устройства поворота солнечной батареи и двигательная установка ориентации спутника (ДУОС);
• система коррекции орбитального положения спутника. Данная система осуществляет приведение и удержание спутника в заданной орбитальной позиции с требуемой погрешностью; создание управляющих моментов для ориентации и стабилизации космического аппарата; увод спутника на орбиту захоронения в конце срока службы. Система коррекции состоит из двигательной установки коррекции и ёмкостей хранения топлива;
• система терморегулирования (СТР), предназначенная для обеспечения теплового режима функционирования бортового оборудования служебных систем и модуля полезной нагрузки.
На всех зарубежных спутниках устанавливается апогейный жидкостный ракетный двигатель, который используется для перевода спутника с геопереходной орбиты (на неё спутник доставляется средствами выведения) на геостационарную орбиту (ГСО).
СПУТНИКИ КОМПАНИИ LOCKHEED MARTIN COMMERCIAL SPACE SYSTEMS
Компания Lockheed Martin Commercial Space Systems (LMSS) является структурным подразделением компании Lockheed Martin Space Systems (далее Lockheed Martin), разрабатывает и производит спутники на базе платформы семейства A2100. Производство базируется в городе Саннивейл, одном из крупнейших и современных центров космической индустрии США [22].
ПЛАТФОРМА A2100
Общий вид платформы, предназначенной для создания широкого диапазона военных, гражданских и коммерческих спутниковых систем, представлен на рисунке 2.1. На базе этой платформы создаются спутники GOES-R метеорологической системы США, космические аппараты MUOS военной мобильной системы спутниковой связи, спутники MILSTAR и UFO военной узкополосной системы спутниковой связи, космические аппараты GPS IIIB системы глобального позиционирования и коммерческие спутники связи и вещания.
Модульный подход при разработке и сборке платформ A2100 позволил уменьшить число структурных элементов и их массу (на 60% – по утверждению LMSS), упростить конструкцию, повысить надёжность работы на орбите, сократить расходы на запуск и эксплуатацию спутников. Это в полной мере удовлетворяет требованиям заказчиков на создание космических аппаратов различных конфигураций для всех типов услуг спутниковых служб. Платформы A2100 полностью изготавливаются из лёгких и прочных композитных материалов, защищающих платформу от тепловых деформаций. Семейство A2100 включает в себя платформы A2100A, A2100AX, A2100AXS, A2100AXX с соответственно возрастающими основными характеристиками: массой, мощностью системы электропитания, запасом топлива и т.д.
Основой силовой конструкции платформы А2100 является параллелепипед, по сторонам которого размещены бортовые системы и агрегаты, окружённые панелями полезной нагрузки. На панелях размещены системы, состав которых определяется предназначением спутника. При разработке проекта решаются вопросы конфигурации космического аппарата, размещения его компонентов, установки на ракету-носитель и т.д.
Бортовая система электропитания включает две солнечные батареи (от 2 до 5 панелей на каждой) из высокоэффективных солнечных элементов на арсениде галлия с тремя переходами. Работу спутника в зоне теней обеспечивают четыре блока литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов, которые при равном весе и объёме с никель-кадмиевыми (Ni-Cd) или никель-водородными (Ni-H2) аккумуляторами обеспечивают лучшие энергетические характеристики.
Срок активного существования спутников, созданных на базе платформы А2100, составляет 15 лет. Размеры спутников достигают величины 3 х 2,5 х 6 м при общей стартовой массе аппарата от 1930 до 6740 кг.
Компания интенсивно проводит работы в части поиска более эффективных солнечных элементов и использования улучшенных теплопроводов и радиаторов, а также создания более совершенной системы рассеивания тепла. Работы направлены на повышение вырабатываемой мощности платформы с нынешних 13,1 кВт до 15 кВт и более.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
За свою 54-летнюю историю Lockheed Martin построила и запустила на орбиту около 940 спутников, в том числе 143 (56 продолжают работать) геостационарных телекоммуникационных военных и коммерческих. В августе 1996 года был запущен первый спутник на платформе А2100 (АМС-1). По состоянию на декабрь 2013 года на базе этой платформы было построено 50 (49 доставлено на ГСО) коммерческих и военных космических аппаратов. Большинство успешно запущенных коммерческих геостационарных спутников на базе платформы A2100AX работали и работают на орбите без существенных замечаний за исключением 11 аппаратов (22% от общей численности).
EchoStar-3 запущен 1 октября 1997 года. Из-за неправильной работы системы обогрева конверторы ретранслятора перегреваются. Поэтому во время прохождения теневых участков орбиты семь транспондеров спутника выключаются. До января 2004 года на спутнике отказали 16 усилителей мощности из 44-х. Летом 2012 года выведен из эксплуатации. Спутник оператором не страховался.
EchoStar-4 запущен 8 января 1998 года. Две из пяти панелей солнечной батареи не развернулись из-за отказа привода. Возникли проблемы в топливной системе и СТР. С октября 2000 по июнь 2002 года было последовательно выключено 38 транспондеров из 44-х. Объявлена полная гибель аппарата, получено страховое возмещение $219,3 млн. В августе 2011 года спутник уведён на орбиту захоронения.
Telcom-1 запущен 12 августа 1999 года. В процессе орбитальных испытаний обнаружено, что основной и резервный двигатели привода южной солнечной батареи работают со сбоями и батарея иногда останавливается. На работоспособности космического аппарата не отражается.
АМС-4 запущен 13 ноября 1999 года. В течение 2007 года происходили отдельные отказы цепочек фотоэлементов панелей солнечных батарей. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $15 млн.
Garuda-1 запущен 12 февраля 2000 года. На спутнике с мая 2000 года по апрель 2005 года последовательно возникали неисправности коннекторов солнечных панелей и модуля полезной нагрузки (МПН). Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $140,8 млн.
EchoStar-6 запущен 17 августа 2000 года. В 2010 году и в начале 2012 года из-за проблем с солнечными батареями, отключена часть транспондеров полезной нагрузки. С августа 2012 года спутник пользователей не обслуживает. Спутник оператором не страховался.
АМС-6 запущен 21 октября 2000 года для спутникового оператора SES Americom (ныне SES Group). В октябре 2008 года во время прохождения солнечных теней снизилась производительность солнечных батарей, и оператор выключил 6 транспондеров из работы.
Nimiq-2 запущен 29 декабря 2002 года. На спутнике 20 февраля 2003 года отказала южная солнечная батарея вследствие короткого замыкания из-за нарушения технологии её изготовления. Оператор выключил все транспондеры Ка-диапазона и четыре транспондера Ku-диапазона из 32-х из оперативной деятельности. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $49,8 млн.
EchoStar-12 запущен 17 июля 2003 года. В сентябре-ноябре 2012 года начались проблемы с солнечными батареями, отключена часть транспондеров полезной нагрузки. Спутник оператором не страховался.
АМС-15 запущен 14 октября 2004 года. В течение 2011 года отказало несколько цепочек солнечных батарей, в результате снизилась мощность бортовой системы электропитания. На спутнике выключили часть транспондеров. Спутник оператором не страховался.
АМС-16 (EchoStar-16) запущен 17 декабря 2004 года. В марте 2010 года во время прохождения солнечных теней снизилась мощность солнечных батарей. В январе и апреле 2012 года отказало несколько цепочек солнечных батарей. На космическом аппарате выключили полезную нагрузку Ка-диапазона. Спутник оператором не страховался.
Суммарные страховые выплаты за отказы на спутниках, построенных на базе платформы А2100, составили $424,9 млн.
Рисунок 2.1. Состав бортовых систем и агрегатов геостационарного телекоммуникационного спутника на базе платформы А2100.
Таблица 2.1. Срок поставки компанией Lockheed Martin последних десяти коммерческих геостационарных телекоммуникационных спутников связи и вещания.
Специалисты компании Lockheed Martin утверждают, что могут спроектировать и поставить заказчику спутник на платформе A2100 за 18 месяцев. Однако за последние пять лет спутниковые операторы заказали у компании только шесть аппаратов.
СПУТНИКИ КОМПАНИИ ORBITAL SCIENCES CORPORATION
Компания Orbital Sciences Corporation (далее Orbital) разрабатывает и производит геостационарные спутники на базе платформы Star-2 и её модификаций. Производство спутников на базе этой платформы базируется в городе Dulles (Virginia), одном из крупнейших и современных центров космической индустрии США. Платформа Star-2 появилась на рынке в 1990-х годах и предназначена для создания средних телекоммуникационных спутников коммерческого назначения всех типов, а также используется для построения военных и гражданских спутников. Компания Orbital получила контракт от американского агентства передовых оборонных разработок DARPA на создание концепции кластерного спутника типа System F6 (Future, Fast, Flexible, Fractionated, Free-Flying Spacecraft). System F6 должна представлять спутниковую платформу, состоящую из свободно движущихся по близким орбитам и взаимодействующих друг с другом орбитальных модулей. System F6, по заявлению авторов концепции, позволит избежать проблем, связанных с удорожанием платформ, потерями аппаратов при неудачных запусках, их отказах на орбите и прочее [23].
Orbital предлагает на рынке спутниковой связи и вещания малые и средние геостационарные спутники на базе платформы Star-2 и её модификаций (Star-2.1, -2.2, -2.3 и -2.4) с мощностью на полезную нагрузку от 1,5 кВт до 7,5 кВт (кроме того, Orbital произвела четыре аппарата на базе платформы Star-1). Средние и малые спутники на ГСО наиболее привлекательны для операторов стран, начинающих бизнес и не имеющих средств и необходимости заказывать большие спутники. Именно поэтому с 2001 по 2013 год компания запустила на ГСО 31 (один утрачен при запуске) спутник. В последние семь лет Orbital выиграла тендеры на поставку 20 коммерческих телекоммуникационных космических аппаратов на ГСО, что составляет 14% рынка производства таких аппаратов и стала третьей в мире компанией по заказам спутников.
ПЛАТФОРМА STAR-2
Общий вид платформы Star-2 приведён на рисунке 2.2. Как и все современные платформы, платформа Star-2 построена по модульному принципу, имеет эффективную по отношению к критерию «масса-прочность» силовую конструкцию, а также понятный для заказчика временной цикл поставки спутника. Спутник состоит из двух модулей: модуля полезной нагрузки и платформы.
Силовая конструкция платформы представляет собой прочный композитный цилиндр на основе полотна из углепластика, к которому крепятся сотовые алюминиевые панели для размещения оборудования бортовых систем и агрегатов спутника.
Бортовой комплекс управления состоит из командно-телеметрической системы, осуществляющей приём-передачу командной информации, сбор и передачу телеметрических данных о состоянии бортовых систем, и отработанной резервируемой цифровой бортовой вычислительной машины типа MIL-STD-1750A.
Система электропитания состоит из солнечной батареи (от двух до пяти панелей на каждом из двух крыльев) и литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов, обеспечивающих функционирование спутника в условиях солнечных теней. Солнечные батареи на основе трёхпереходных элементов на арсениде галлия типа Ultra Triple-Junction обеспечивают мощность системы электропитания до 10 кВт и поставляются компанией Spectrolab (входит в корпорацию Boeing). Литий-ионные аккумуляторы закупаются у японской корпорации YUASA.
Система ориентации и стабилизации обеспечивает трёхосную стабилизацию и пространственную ориентацию с погрешностью 0,1 град. по осям север-юг и восток-запад на всём жизненном цикле от постановки спутника в рабочую точку и до его увода на орбиту захоронения. СОС может поддерживать орбитальное положение аппарата автономно при минимальном участии специалистов Земли. Последние могут вмешаться в работу системы ориентации и стабилизации в любой момент. Чувствительными элементами системы являются солнечные и звёздные датчики, измерители угловых скоростей и гироскопы.
Исполнительными органами СОС являются маховики, устройства поворота солнечной батареи и ДУОС.
Система коррекции орбитального положения спутника осуществляет удержание спутника в орбитальной позиции с заданной погрешностью, формирует управляющие моменты для ориентации и стабилизации космического аппарата, а также обеспечивает увод спутника на орбиту захоронения.
Исполнительными элементами системы коррекции, ориентации и стабилизации спутника являются 23 жидкостных реактивных двигателя в составе бортовой двигательной установки. Она включает в свой состав:
• большой цилиндрический бак для хранения топлива (гидразин);
• два средних цилиндрических бака для хранения окислителя (азотный тетраксид);
• два малых нецилиндрических бака для хранения вытеснителя (гелий) топлива и окислителя;
• апогейный или главный (Main Satellite Thruster) жидкостный двухкомпонентный (топливо – гидразин, окислитель – азотный тетраксид) ракетный двигатель типа 454N LAE (Liquid Apogee Engine). Двигатель используется для перевода спутника с геопереходной орбиты, куда он доставляется средствами выведения, на целевую геостационарную орбиту;
• два жидкостных двухкомпонентных (топливо – гидразин, окислитель – азотный тетраксид) ракетных двигателя типа 22N DMT (dual-mode thrusters). Эти двигатели средней тяги резервируют основной апогейный двигатель и в случае его неисправности используются для перевода спутника с геопереходной орбиты на целевую геостационарную орбиту;
• четыре жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателя типа 22N REA (rocket engine assembly). Эти двигатели средней тяги используются в качестве двигателей коррекции орбиты и двигателей перегона спутника в другую орбитальную позицию. Кроме того, они резервируют основной апогейный двигатель и двигатели типа 22N DMT и в случае их неисправности используются для перевода спутника с геопереходной орбиты на целевую геостационарную орбиту;
• двенадцать жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателей малой тяги типа 0.9N REA, которые используются в качестве основных двигателей коррекции орбиты;
• четыре жидкостных однокомпонентных (гидразиновых) ракетных двигателя малой тяги типа 0.48N REA, которые используются для изменения положения орбиты спутника по углу рыскания (поворота спутника вокруг оси направления на центр Земли);
• подсистему управления включением и выключением двигателей.
Система терморегулирования предназначена для обеспечения теплового режима функционирования бортового оборудования служебных систем и полезной нагрузки с помощью элементов пассивного и активного терморегулирования. Отвод тепла от сотовых панелей с оборудованием осуществляется теплообменниками, соединёнными с солнечными отражателями, на северной и южной панелях платформы. Бортовой комплекс управления может включать (выключать) нагреватели некоторых устройств и приборов и предотвращать их перегрев.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
С начала своей космической деятельности по 2013 год компания Orbital изготовила и запустила более 140 космических аппаратов, в том числе 34 коммерческих спутника на ГСО. В 2002 году запущен первый аппарат на базе платформы Star-2, всего запущено 30 спутников. Срок активного существования платформы Star-2 – 15 лет. Масса аппарата – от 2 т до 3,2 т, что позволяет осуществлять парный запуск на всех существующих мировых носителях, а на перспективных средствах выведения – даже тройной запуск. Это существенно снижает затраты спутниковых операторов на пусковые услуги и приносит Orbital преференции в конкурентной борьбе с другими поставщиками космических аппаратов.
Рис. 2.2. Общий вид платформы Star-2.
Построенные на базе платформ Star-2 и успешно запущенные коммерческие космические аппараты (30) работают исправно, кроме четырёх из них (13,3%).
N-Star-C запущен 5 июля 2002 года. В январе 2003 года возникли проблемы с модулем полезной нагрузки спутника, изготовленной компанией Lockheed Martin. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $40,7 млн.
Galaxy-15 запущен 14 октября 2005 года и успешно работал до апреля 2010 года, когда он перестал реагировать на команды с Земли и в течение восьми месяцев был в аварийном состоянии. В декабре 2010 года аккумуляторы СЭП разрядились, и бортовой комплекс управления перезапустился. Но в марте 2011 года КА Galaxy-15 снова был включён в штатный режим работы и пока функционирует успешно. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $6,5 млн.
Optus-D1 запущен 13 октября 2006 года. В ноябре 2006 года перестала работать вертикальная поляризация в транспондерах луча, ориентированного на Новую Зеландию. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $5 млн.
New Dawn (Intelsat-28) запущен в апреле 2011 года для спутникового оператора Intelsat, антенна С-диапазона не открылась, и оператор не может использовать 14 транспондеров этого диапазона для оперативной деятельности. Объявлена частичная гибель спутника. Получено страховое возмещение $146 млн.
Суммарные выплаты за отказы на спутниках, построенных на базе платформы Star-2, составили $198,2 млн.
Таблица 2.2. Срок поставки Orbital Sciences Corporation последних десяти успешно запущенных коммерческих телекоммуникационных спутников на ГСО.
Из анализа данных, приведённых в таблице 2.2, следует, что производство космических аппаратов на базе платформы Star-2 в среднем составляет 31,4 месяца, что больше, чем время поставки спутника компанией Lockheed Martin.
СПУТНИКИ КОМПАНИИ BOEING SATELLITE SYSTEMS
Boeing Satellite Systems International Inc (далее Boeing) является структурным подразделением аэрокосмической корпорации Boeing и в течение более чем пятидесяти лет разрабатывает и производит спутники различного назначения. Первый коммерческий геостационарный спутник Syncom был создан компанией Boeing и запущен на орбиту в 1963 году.
В течение последних одиннадцати лет компания поставляла заказчикам спутники, созданные на базе платформ BSS-376, 601 и 702. Производство спутников находится в городе El Segundo (California) – крупнейшем центре космической индустрии США [24].
На базе платформы BSS-376 (BSS-376НР) создано 57 геостационарных коммерческих спутников. Первый аппарат на базе этой платформы был запущен в 1980 году, а последний (e-Bird) – в 2002 году. Платформа длительное время доминировала на рынке спутников.
Платформа BSS-601 (BSS-601НР) в 90-е годы XX столетия занимала особое место на рынке производства спутников, каждый третий спутник, поставленный на ГСО в эти годы, был изготовлен на базе этой платформы. Первый аппарат на базе платформы BSS-601 был запущен в 1987 году, а последний спутник TDRS-M системы управления и связи NASA планируется к запуску в 2015 году. Всего на базе этой платформы заказано 86 спутников различного назначения.
ПЛАТФОРМА BSS-702
В 1995 году компания Boeing (тогда ещё Hughes Space) впервые представила на рынке новую базовую платформу BSS-702. Основные характеристики модификаций этой платформы приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3. Характеристики спутниковых платформ серии BSS-702.
Платформа BSS-702 развивает технологические решения, заложенные при разработке и производстве платформы BSS-601 в части увеличения мощности бортовой электрической установки, и предназначается для создания широкого спектра телекоммуникационных спутников коммерческого, гражданского и военного назначения. Главная цель разработчиков платформы BSS-702 состояла в том, чтобы с помощью опробованных технических решений в наибольшей степени удовлетворить требования заказчиков и при этом, по возможности, ускорить и удешевить процесс создания конкретных аппаратов. Поэтому платформа построена по модульному принципу. При этом модуль полезной нагрузки сопрягается с модулем служебных систем (орбитальной платформой) в четырёх точках, а число связывающих их электроразъёмов снижено до шести. Это позволяет обойтись без доработки платформы под каждый новый ретранслятор, а также изготавливать оба модуля параллельно, что сокращает цикл производства спутника в целом.
В 2005 году началась разработка более лёгкого варианта платформы BSS-702B, которая должна была удовлетворять возросшим потребностям заказчиков в части создания космических аппаратов средней мощности. С 2009 года платформа BSS-702B стала называться BSS-702MP (Medium Power). Компания также ввела в оборот платформу большого класса BSS-702НP (High Power). На базе платформы BSS-702НP создаются спутники тяжёлого класса с общей мощностью бортовой системы электропитания свыше 12 кВт, а на базе платформы BSS-702НP – спутники среднего класса с общей мощностью бортовой системы электропитания от 6 до 12 кВт.
В 2012 году компания Boeing представила на рынке платформу BSS-702SP (Small Power), которая закрывает нишу лёгких спутников, выделяя на полезную нагрузку мощность от 3 до 8 кВт. Платформа BSS-702SP позволила компании Boeing, хотя и с опозданием, но ответить на требования заказчиков и вызовы рынка. С внедрением этой платформы Boeing стала единственной в мире компанией, которая может поставлять на рынок спутники лёгкого, среднего и тяжёлого класса.
Масса платформы BSS-702SP позволяет осуществлять парный запуск аппаратов на всех существующих мировых ракетах-носителях, а на перспективных средствах выведения – даже тройной запуск. Это ведёт к существенному снижению затрат спутниковых операторов на услуги по запуску и ставит компанию Boeing в равные условия с Orbital Sciences Corporation на рынке лёгких и средних спутников, даёт существенные преференции в конкурентной борьбе с другими поставщиками спутников.
Как и большинство современных спутниковых платформ, BSS-702 состоит из модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки.
На спутнике устанавливается апогейный двухкомпонентный жидкостный ракетный двигатель, который используется для перевода спутника с геопереходной орбиты (на неё спутник доставляется средствами выведения) на геостационарную орбиту.
Платформа BSS-702 в некоторых своих вариантах оборудуется системой из восьми электрических ионных двигательных установок на ксеноне (Xenon Ion Propulsion System, XIPS). В России они получили название электрическая реактивная двигательная установка (ЭРДУ) на базе стационарных плазменных двигателей. Четыре двигательные установки (две основных и две резервных) используются в системе коррекции орбиты и четыре (две основных и две резервных) – в системе ориентации и стабилизации спутника. Известно, что, например, XIPS-25 (платформа BSS-702) обладает удельным импульсом тяги 3800 с, а традиционный двухкомпонентный гидразиновый двигатель имеет удельный импульс не выше 300 с. Таким образом, использование XIPS приводит к существенному уменьшению массы платформы. Электрический ионный двигатель фирмы Boeing типа XIPS-25 использует всего лишь 75 кг (около 5 кг в год) ксенона для удержания спутника на орбите в области ± 0,05 град. по широте и долготе в течение 15 лет. Традиционному двухкомпонентному двигателю для решения этой задачи потребуется не менее 400 кг топлива (окислитель – азотный тетраксид, горючее – монометилгидразин и гелий – вытеснительный газ).
XIPS может использоваться не только для коррекции орбитального положения спутника, но и для перевода космического аппарата с геопереходной орбиты на геостационарную. Известно, что для работы штатного апогейного двухкомпонентного двигателя необходимо от двух до трёх тонн топлива. Поэтому применение XIPS заметно снижает массу аппарата и предоставляет возможность осуществления парного запуска спутников на мощных ракетах-носителях типа Ariane-5, что в конечном итоге приведёт к понижению цены пусковых услуг.
В начальном варианте на платформе BSS-702 для более полного использования солнечной энергии каждое из крыльев солнечных батарей было окружено по периметру наклонными отражателями (концентраторами), подающими дополнительные солнечные лучи на панели с фотоэлементами для увеличения их эффективности. На первых шести спутниках, построенных с применением этой технологии, возникла проблема с концентраторами. Эффективность отражения зеркал концентраторов в процессе эксплуатации снижалась, что приводило к падению мощности бортовой СЭП. Мощность в конце срока активного существования падала более чем на 25%, при заявленном производителем падении на 7%.
Поэтому на следующих спутниках, построенных на базе платформы BSS-702, компания вернулась к традиционной технологии выработки бортовой электроэнергии с использованием в составе солнечных батарей трёхпереходных фотоэлементов на арсениде галлия с германиевой подложкой производства компании Spectrolab (подразделение Boeing) типа Ultra Triple-Junction (GaInP/GaAs/Ge), которые в сумме вырабатывают до 18 кВт. Работу аппарата в условиях солнечных теней обеспечивают литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.
ПРОИЗВОДСТВО И ПОСТАВКА СПУТНИКОВ
За свою пятидесятилетнюю историю компания Boeing построила и запустила на орбиту более 240 спутников, в том числе 231 геостационарный телекоммуникационный космический аппарат коммерческого назначения на базе 16-ти платформ разных модификаций. Из них в настоящее время успешно выполняют целевые задачи 65 спутников. Первый аппарат на базе платформы BSS-702 (Galaxy-11) был заказан в начале 1997 года и запущен на орбиту в декабре 1999 года, последний запуск состоялся в 8 декабря 2013 года (Inmarsat-5 F1). Первый аппарат на базе платформы BSS-702МР (Intelsat-22) был заказан в 2009 году и запущен на орбиту 25 марта 2012 года. Первый спутник на базе платформы BSS-702SP (Satmex-7) был заказан в марте 2012 года и будет запущен в конце 2014 года.
Всего на базе платформы BSS-702 по состоянию на 31 декабря 2013 года заказан 51 военный и коммерческий спутник. 30 из них уже запущено, ещё 21 находится на разных стадиях производства. За последние 16 лет компания Boeing поставила коммерческим операторам 36 спутников (12 на базе платформ BSS-601 и и 24 – на базе BSS-702 и их модификаций, в среднем 2,4 спутника за год). Это существенно ниже показателей Space Systems/Loral,Thales Alenia Space, Astrium и Orbital Sciences Corporation с их новыми платформами.
Приведённые данные свидетельствуют о том, что компания Boeing утратила былое преимущество на рынке производства коммерческих спутников времён платформ BSS-376 и BSS-601. Основная причина этого кроется в том, что на рубеже веков произошла серия однотипных повторяющихся на разных спутниках отказов процессоров бортовой системы управления (12 случаев), аккумуляторных батарей (3 случая) и концентраторов солнечных батарей (6 случаев) и значительное количество отказов других систем и агрегатов. Именно отказы и относительная дороговизна спутников, построенных на платформах BSS-601 и BSS-702, охладили отношения между Boeing и спутниковыми операторами. Но в последние два года компания Boeing возвратила утраченный авторитет. Спутниковые операторы заказали у Boeing десять космических аппаратов, столько же было заказано у Space Systems/Loral.
Из 57 спутников, построенных с 1980 года по 2002 год на базе платформы BSS-376 (BSS-376НР), 53 успешно запущены на ГСО (четыре аппарата утрачены при запуске). Большинство работало и работает на орбите без замечаний, за исключением шести аппаратов (10,5%).
BSat-1A запущен 16 апреля 1997 года. В 1997 году во время орбитальных испытаний отказал один транспондер. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $17 млн.
Thor-2 запущен 20 января 1997 года. В 1997 году во время орбитальных испытаний обнаружен производственный дефект – обратная поляризация транспондеров одного из лучей. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $1 млн.
В феврале 1984 года впервые в мире два спутника Westar VI и Palapa-B2, созданные на базе платформы BSS-376 и не выведенные на целевую орбиту Space Shuttle, были сняты с орбиты командой Space Shuttle и доставлены на Землю. Компания Hughes (ныне Boeing) провела необходимые работы по восстановлению спутников Westar VI и Palapa-B2. Под новыми именами Westar VI (Asiasat) и Palapa-B2 (Palapa-B2R) были успешно доставлены на геостационарную орбиту. До настоящего времени этот успех американской космической отрасли остаётся в мире не повторённым.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-376 спутников, составили $87 млн.
Компания Boeing построила в 1987–2012 годах на базе платформ BSS-601, BSS-601НР 86 спутников, в том числе 54 коммерческих спутника связи и вещания, из которых 48 успешно запущены на ГСО. Последние работали или работают на орбите без замечаний, за исключением 22-х спутников (45,8%).
Optus B1 запущен 13 августа 1992 года. Основной процессор бортовой системы управления спутника отказал 21 мая 2005 года.
Galaxy-YII запущен 28 октября 1992 года. Основной процессор отказал 13 июня 1998 года, резервный – 22 ноября 2000 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $132,4 млн.
Galaxy-IY запущен 24 июня 1993 года. Основной процессор отказал 10 марта 1996 года, резервный – 19 января 1998 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $180 млн.
Solidaridad-1 запущен 19 ноября 1993 года. Основной процессор отказал 28 апреля 1999 года, резервный – 27 августа 2000 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $270 млн.
DirecTV-1 запущен 17 декабря 1993 года. Отказал (4 июля 1998 года) основной процессор бортовой системы управления.
DirecTV-3 запущен 9 июня 1995 года. Отказал (4 мая 2002 года) основной процессор бортовой системы управления.
Intelsat-4 (PAS-4) запущен 3 августа 1995 года. В феврале 2010 года был выведен из эксплуатации из-за отказа основного (21 сентября1998) и резервного (1 февраля 2010 года) бортовых процессоров и полного отказа всех XIPS. В феврале 2010 года объявлена полная гибель спутника.
Galaxy-IIIR запущен 11 декабря 1995 года. Основной процессор отказал 21 апреля 2001 года, резервный – 15 января 2006 года, что привело к невозможности управления спутником. Объявлена полная гибель спутника.
Palapa-С1 (PakSat-1) запущен 1 февраля 1996 года. Последовательно в феврале и декабре 1998 года отказали контроллеры подзарядки ёмкости аккумуляторной батареи. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $197,7млн.
МSat-2 запущен 20 апреля 1995 года. В мае 1995 года отказала одна из восьми матриц переключения лучей и снизилась мощность в восточном луче системы связи. В 1996 году отказали два из десяти твердотельных усилителей мощности и один из приёмников L-диапазона в луче связи Аляска/Гавайи. На спутнике в 2002 году отказали двигатели коррекции по наклонению. Объявлена частичная гибель спутника.
МSat-1 запущен 20 апреля 1996 года. Сразу после запуска отказал один из четырёх лучей системы мобильной связи, и в мае 2003 года отказали два усилителя мощности МПН. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $109 млн.
JCSAT-4 запущен 17 февраля 1997 года. Аномальная работа матрицы переключения транспондеров в модуле полезной нагрузки. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $21 млн.
PanAmSat-5 (Arabsat-2C) запущен 28 августа1997 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи 10 сентября 1998 года. Объявлена полная конструктивная гибель спутника, получено страховое возмещение $185 млн. Кроме того, на спутнике отказали основной и резервный двигатели (XIPS-25) системы коррекции.
JCSAT-5 (JCSAT-1B) запущен 2 декабря 1997 года. С января 2005 года на спутнике аномально работают двигатели системы коррекции орбиты. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $10 млн.
Galaxy-8I запущен 8 декабря 1997 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи произошла 10 декабря 1999 года. Три из четырёх двигателей (XIPS-25) системы коррекции отказали в сентябре 2000 года. С декабря 2002 года спутник утратил способность корректировать наклонение орбиты. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $79 млн.
Astra-1G запущен 2 апреля 1998 года. Частичная потеря ёмкости аккумуляторной батареи из-за утечки электролита произошла в декабре 1998 года. Выключены шесть транспондеров. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $50 млн.
Satmex-5 запущен 6 декабря 1998 года. Из-за отказа основного и резервного двигателей (XIPS-25) системы коррекции в январе 2010 года объявлена полная конструктивная гибель спутника. Страховое возмещение в стадии урегулирования.
PanAmSat-6B (PAS-6B) запущен 22 декабря 1998 года. В октябре 2006 года отказал резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции, основной отказал в июле 2003 года. Объявлена полная конструктивная гибель спутника. Спутник работает на наклонной орбите.
DirecTV-1R запущен 9 октября 1999 года. Отказал основной двигатель (XIPS-25) системы коррекции.
Galaxy-10R запущен 25 января 2000 года. В марте и августе 2004 года последовательно отказали основной и резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $75,3 млн.
Galaxy-4R запущен 19 апреля 2000 года. В течение 2003 года последовательно отказали основной и резервный двигатель (XIPS-25) системы коррекции. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $127 млн.
Intelsat-9 запущен 28 июля 2000 года. На спутнике отказали основные и резервные двигатели XIPS-25 системы коррекции.
Intelsat-10 запущен 14 мая 2001 года. На спутнике отказали основные и резервные двигатели XIPS-25 системы коррекции.
Superbird-6 запущен 16 апреля 2004 года. В ноябре 2004 года из-за большой утечки топлива понизилось давление в топливных баках двигательной установки. Объявлена полная гибель спутника, получено страховое возмещение $243,4 млн.
Кроме того, аппараты TDRS-8 и TDRS-9, созданные на базе платформ BSS-601 для системы спутниковой связи TDRS (NASA), работают с существенными замечаниями.
TDRS-8 запущен 30 июня 2000 года. Из-за производственной ошибки при сборке мультиплексора МПН нарушена коммутация транспондеров по поляризации, и 5 стволов из 18 не могут включаться в работу. Объявлена частичная гибель спутника, получено страховое возмещение $35 млн.
TDRS-9 запущен 8 августа 2002 года. Сразу после запуска произошла частичная потеря давления в одном из четырёх баков системы ориентации и стабилизации. Объявлена частичная конструктивная гибель спутника.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-601 и BSS-601HP коммерческих геостационарных спутников, составили $1 млрд 679,8 млн.
У компании Boeing в 1999–2013 годах на базе платформы BSS-702 и её модификаций под строительство заказано 48 геостационарных спутников. По состоянию на 31 декабря 2013 года запущено 30 аппаратов, в том числе 24 коммерческих спутника связи и вещания. Из них 22 спутника были успешно доставлены на ГСО. Из запущенных коммерческих аппаратов 13 работали или работают на орбите без замечаний, проблемы были у девяти спутников (42,8%): Galaxy-XI (запущен 22.12.1999), Thuraya-1 (21.11.2000), PanAmSat-1R (Intelsat-1R, 16.11.2000), Anik-F1 (21.11.2000), XM Rock (18.03.2001), XM Roll (08.05.2001), Anik F2 (18.07.2004), DirecTV-10 (07.07.2007) и Sky Terra-1 (14.11.2010).
Эти спутники созданы с использованием солнечных батарей с концентраторами солнечного света. На всех шести спутниках возникла серийная проблема с концентраторами – зеркалами, которые подавали дополнительный отражённый солнечный свет на элементы панелей солнечных батарей для увеличения их эффективности. Со временем эффективность отражения зеркал снижалась, что привело к чрезмерному падению мощности СЭП в процессе эксплуатации спутника.
Страховое возмещение за частичную гибель спутников составило: Galaxy-XI – $142 млн, Thuraya-1 – $252 млн, PanAmSat-1R (Intelsat-1R) – $118 млн, Anik-F1 – $136,2 млн, XM Rock – $71,2 млн, XM Roll – $71,2 млн.
Thuraya-1 в 2001 признан частично потерянным, в 2002 году – полностью потерянным. Уведён на орбиту захоронения в мае 2007 года.
Anik F2 запущен 18 июля 2004 года. В октябре 2011 года отключалось обслуживание клиентов из-за сбоя бортового программного обеспечения (БПО) управления вращением солнечных батарей. Вещание восстановлено через несколько часов после перезагрузки БПО.
DirecTV-10 запущен 7 июля 2007 года. В третьем квартале 2011 года начались проблемы с двигательной установкой системы ориентации и стабилизации. Вещание со спутника переведено на другие спутники. Оператор требует выплаты страхового возмещения в размере $274 млн.
Sky Terra-1 запущен 14 ноября 2010 года. В марте 2012 года во время солнечной активности несколько дней модуль полезной нагрузки не работал, затем вещание со спутника восстановилось.
Суммарные выплаты за страховые случаи, связанные с отказами отдельных систем и агрегатов или полной гибелью построенных на базе платформ BSS-702 коммерческих геостационарных спутников, пока составили $790,6 млн.
В таблице 2.4 представлены сведения о сроках производства последних десяти успешно запущенных коммерческих геостационарных телекоммуникационных спутников связи и вещания компанией Boeing Satellite Systems.
Таблица 2.4. Срок поставки коммерческих геостационарных спутников связи и вещания компанией Boeing Satellite Systems.
Анализ данных, приведённых в таблице 2.4, показывает, что срок поставки коммерческих геостационарных спутников связи и вещания у компании Boeing выше, чем у компаний Lockheed и Orbital (правда, спутники Boeing, как правило, больше по мощности и массе).
Продолжение следует
ОБСУДИТЬ НА ФОРУМЕ>>>
Александр КРЫЛОВ, директор Центра космической связи «Сколково» – филиала ФГУП «Космическая связь», эксперт Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда «Сколково», к.т.н., с.н.с.
Константин КРЕЙДЕНКО, редактор журнала «Вестник ГЛОНАСС»
Перепечатка в полном или частичном виде возможна с обязательной активной ссылкой на источник vestnik-glonass.ru
13.09.2022
