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SpaceX即將恢複發射,助力人類規模最大衛星星座升空

隨著事故原因的逐漸清晰,SpaceX的復飛計劃終於走上了正軌。繼11月9日獵鷹9火箭芯二級到達范登堡發射基地後,11月21日,芯一級也終於到達了。至此,此次任務的衛星,適配器,整流罩,芯一級,芯二級齊活,發射總裝工作終於可以開始了。而據小道消息,SpaceX在東海岸肯尼迪航天中心的LC-39A工位因為剛剛完成施工,未來的幾天里可能會(也可能因為趕時間取消)安排一次使用回收舊火箭的一次發射場箭合練(俗稱濕綵排),用來測試發射場和火箭的協同。鑒於東邊新發射台的諸多不確定性,初步定於12月16號進行的本次銥星一箭十星發射任務有很大可能會成為今年SpaceX的恢複發射任務,同時也是16年收尾任務。

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最重要的芯一級火箭到達范登堡發射基地,意味著發射準備工作拉開序幕

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兩天前拍攝的LC-39A,仍然在施工,亂糟糟的,年內發射基本無望(39A未來將承擔獵鷹9的無人發射和載人發射,甚至還包括重型獵鷹發射,還是很重要的)

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2013年,獵鷹9號火箭在范登堡基地的第一次發射任務


根據早先的計劃,銥星本來將被獵鷹9火箭發射到780 x 780 km, 86.4°的低地球軌道上,這軌道也是銥星的運行軌道。而根據目前最新流出的FCC(美國聯邦通信委員會)發射無線電許可文件來看,實際發射的目標軌道為625 x 625 km, 86.4°。這很奇怪,這個軌道低於衛星的運行軌道,甚至低於在軌備份星的660km軌道,這意味著這10顆銥星將需要依靠自身動力去爬到目標軌道,在相同的推進劑條件下,有可能會讓衛星折壽。有趣的是,SpaceX在近日公布了其龐大的近地互聯網星座計劃(就是被媒體炒得沸沸揚揚的4425顆衛星的計劃),而該計劃中的技術驗證星MicroSat-a/b的初始軌道也正是625 x 625 km, 86.6°。這意味著在未來的銥星發射任務中,SpaceX可能會充分利用火箭的剩餘運力,搭這班目的地相同的順風車發射自己的互聯網測試衛星(這正是SpaceX搞星座最大的優勢,自己有火箭,想射就射,想搭車就搭車,垂直整合能力出色)。同時,據內部消息,本次任務仍然為著船回收芯級試驗,而與往常不同的是,本次公布的FCC文件中並沒有標註駁船JRTI(just read the instructions的縮寫)的位置。

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SpaceX西海岸發射任務使用的駁船just read the instructions,東海岸那艘是她的妹妹of course I still love you


眾所周知,此次任務為一箭十星發射。根據資料,Iridium Next每顆重約860千克,而SpaceX為這一系列銥星發射特別開發的適配器重約1噸,發射總重約9.6噸。顯而易見,這將是有史以來獵鷹9火箭發射過的最重的載荷(第二重的龍飛船不到8噸)。查詢NASA的LVPQ網頁可以看到,獵鷹9在這個630千米的大傾角軌道的著船回收運力超過11噸,鑒於運力富餘的多,所以本次任務的回收成功率應該是挺大的。同時,也不要小看了這個高度,這樣級別的任務,僅僅是獵鷹9等少數大個子火箭的發射專利。作為對比,設計空間站轉移軌道運力為13.5噸的長征七號火箭,其在相似的700千米98度同步軌道的設計運力僅為5.5噸。

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頭兩顆出廠的銥星

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銥星適配器在測試中,黑色碳纖維的是適配器,銀色金屬的配重

新銥星公司自2001年成立以來,加上美國國防部的大單,一直運行的不錯,下一代銥星規劃的出台使其對這個地球上最大的人造衛星星座計劃更加雄心勃勃。為壓低衛星的發射成本,早在2010年,獵鷹9火箭還未首飛成功之時,新銥星公司便與SpaceX簽下一筆4.92億美元的發射合同,用於Iridium Next衛星的發射。平攤下來,每顆銥星的發射價格不到680萬美元(平均一次發射價格為6800萬美元並不便宜,而一箭十星的方式極大的拉低了發射成本),這樣的低價格在世界航天發射史上是前所未有的。而摳門的銥星總裁此前接受媒體採訪時還說過,未來可能會採購幾枚復用火箭用於銥星後續的發射。

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美國空軍使用的銥星手持機

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銥星星座


和老銥星一樣,Iridium Next(不嚴謹的說,也可以叫二代銥星)的66顆運行衛星分布在6條軌道上,每個軌道面間隔30度,加上6顆的在軌備份星和9顆地面備份星,這構成了整個的銥星星座。2010年,法國TAS公司正式開始Iridium Next衛星的開發工作,其中,衛星的最終裝配將在美國的ATK工廠進行。Iridium Next除了保留了老銥星2.4kbps帶寬的語音通話信道外,將地面站Ka波段帶寬提升到8Mbps,將用戶L波段數據帶寬提升到了1.5Mbps,這意味著,未來假如我們使用銥星互聯網系統看視頻,完全能夠滿足流暢不卡。這樣的一個66星星座,未來能滿足300萬用戶的使用。

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銥星


Iridium Next在設計上拋棄了銥星一代的三塊巨型鋁發射天線,這意味著未來我們將再見不到浪漫的銥星閃光(俗稱「銥閃」,有時在晴朗的夜晚,突然你會發現在天空中出現了一道難以置信的閃光,這道閃光甚至比金星還要亮100倍。它緩慢而穩定的移動,慢慢的變亮,然後又漸漸的退去)。但不灰心,前衛的Iridium Next在設計上仍有不少的閃光點。Iridium Next單星貫徹了精簡集成小巧的設計思路,重約860千克,太陽翼展開長9.4米,輸出功率2200W,設計壽命12到15年。單星攜帶了48個L頻段相控陣陣列天線,能覆蓋地球表面直徑4700千米的區域,衛星間可以進行無縫切換。而其Ka波段的天線能同時支持地面網關鏈路和星間鏈路,衛星能和同一軌道面前後兩顆和相鄰軌道面衛星進行星間通訊。不像同步軌道通訊衛星,這樣的設計極大的降低了對地面接收站的要求,使得星座的運行可以不依靠固定的地面站。這樣的一個系統,允許地球上任何位置的地面或空中的用戶通信,組成幾乎覆蓋地球上任何地方的全球網路。

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銥星星座的覆蓋區域

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老銥星的標誌——三片鋁天線


除了攜帶自身載荷,Iridium Next還能攜帶一個重達54千克的寄生載荷。對這個外來者,Iridium Next能提供90W的電力和1Mbps的通訊帶寬。可以說,新銥星公司為了賺外快也是不擇手段。也有人上鉤的,Nav Canada公司計劃向新銥星公司投資1.5億美元用於在Iridium Next上裝載ADS-B(ADS-B全稱是Automatic Dependent Surveillance - Broadcast,中文是廣播式自動相關監視,顧名思義,即無需人工操作或者詢問,可以自動地從相關機載設備獲取參數向其他飛機或地面站廣播飛機的位置、高度、速度、航向、識別號等信息,以供管制員對飛機狀態進行監控)。該系統與目前使用的地基ADS-B不同,它不需要地面站,攜帶於數量眾多的銥星衛星意味著它能適用於全球目前尚無雷達或ADS-B覆蓋的90%的大洋區域。要是Iridium Next能早些發射,可能,馬航370的悲劇就能避免(至少能更快的找到)。(嗯,都是老馬的錯)

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目前的地基ADS-B系統


Harris公司也計劃在後續58顆新銥星上裝載AIS(衛星AIS是一種船舶定位技術,通過低軌道的衛星接收船舶發送的AIS報文信息,衛星將接收和解碼AIS報文信息轉發給相應的地球站,從而讓陸地管理機構掌握船舶的相關動態信息,實現對遠海海域航行船舶的監控)。此外,有消息說美國導彈防禦局MDA也盯上了這個星座,計劃在部分Iridium Next衛星上裝載天基殺傷評估系統來評估反導測試效果。

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貼幾張Iridium Next美照


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