Эксперимент по компенсации влияния атмосферных факторов малой мощности (LACE) , также известный как LOSAT-L и USA-51 , был военным спутником, разработанным Военно-морской исследовательской лабораторией для Стратегической оборонной инициативы США в конце 1980-х и начале 1990-х годов, также известной как программа «Звездные войны». [4]
Концепция миссии LACE началась в феврале 1985 года, когда Организация стратегической оборонной инициативы обратилась в Лабораторию военно-морских исследований с просьбой разработать эксперимент по характеристике лазерных сигналов, передаваемых и принимаемых через атмосферу Земли с наземной станции на орбитальный эксперимент. Лаборатория занималась космическими полетами с самого начала космической гонки, возглавляя программу Vanguard ВМС до 1959 года. С тех пор лаборатория разработала спутники для проведения экспериментов, связанных с солнечной радиацией, передачей радиосигналов через ионосферу, стабилизацией градиента гравитации и наблюдением за океаном, среди прочего. [5]
В июле 1985 года началась разработка эксперимента по лазерной связи (LACE). Простой космический эксперимент планировалось запустить в следующем полете установки длительного воздействия NASA (LDEF), запущенной на борту космического челнока . Поскольку LDEF был полностью пассивной полезной нагрузкой, LACE потребовалось бы дополнительное питание и подсистемы связи для правильной работы. После катастрофы Challenger запуски шаттлов были отложены на неопределенный срок, и LDEF оставался на орбите с начала своей первой миссии до 1990 года. Это привело к дальнейшему развитию LACE в полноценный спутник к июню 1986 года и доступности одноразовых ракет-носителей, таких как ракеты Atlas , Titan и Delta , для запуска правительственных полезных нагрузок, таких как LACE. Позднее спутник был переименован в Low-power Atmospheric Compensation Experiment. [6] : 2 [7] : 1
Перед запуском LACE был помещен в обтекатель полезной нагрузки Delta II рядом со спутником Relay Mirror Experiment (RME). Также известный как USA-52 и LOSAT-R, он также спонсировался SDIO для испытаний лазера «земля-орбита» и был построен Ball Aerospace . [8] Первоначально предполагалось, что два спутника и третий, LOSAT-X, будут запущены вместе, и все они были частью программы SDIO LOSAT (спутник на малых высотах), хотя все они имели разные конструкции и миссии. LOSAT-X был удален из манифеста о запуске и будет запущен в следующем году вместе со спутником GPS USA-71 . [9]
LACE не имел никаких бортовых двигательных установок, вместо этого он полагался на стабилизацию градиента гравитации , чтобы удерживать свои эксперименты направленными на Землю. Он достиг этого с помощью трех 150-футовых (46-метровых) стрел, направленных вдоль передней, задней и зенитной осей космического корабля относительно направления его движения. В то время как зенитная стрела оставалась бы полностью выдвинутой во время нормальной работы, две стрелы вдоль передней и задней осей были спроектированы так, чтобы выдвигаться и убираться 125 раз в течение 30 месяцев запланированной миссии LACE, и успешно сделали это более 65 раз, хотя большинство движений были незначительными. Три стрелы были самыми большими выдвижными стрелами, когда-либо летавшими в космосе на момент запуска LACE в 1990 году. [10] [11] : 252 [7] : 3, 10–12
Подсистема сенсорных массивов была основной полезной нагрузкой спутника LACE. Она содержала три набора сенсорных массивов с общим числом датчиков 210, предназначенных для обнаружения лазерных излучений на орбите от видимых, импульсных и инфракрасных лазеров на Земле. [12]
Видимая сенсорная решетка имела 85 датчиков, распределенных в центре обращенной к земле «целевой доски». Она была специально разработана для обнаружения лазерного излучения от аргонового ионного лазера программы Short Wavelength Adaptive Techniques (SWAT) на оптической станции ВВС Мауи (AMOS) в Мауи, Гавайи. Решетка была чувствительна к лазерному излучению от 400 нанометров (нм) до 1,06 микрометров (мкм). Перед запуском она была откалибрована для длины волны лазера SWAT 514,5 нм, которая была разработана лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института . Позже в ходе миссии эта решетка была повторно откалибрована до 1,06 мкм для поддержки оптического диапазона ВВС США Starfire на авиабазе Киртланд , штат Нью-Мексико. [7] : 6
85 датчиков импульсной матрицы были расположены в тех же корпусах, что и датчики видимой матрицы. Они были откалиброваны на 354 нм и 1,06 мкм и были разработаны для поддержки импульсных эксимерных лазеров на длинах волн от 300 до 400 нм и маломощного лазерного эмулятора на 1,06 мкм. Матрица обнаруживала импульсы длительностью от 10 наносекунд (нс) до 2 микросекунд (мкс) с максимальной частотой повторения 100 импульсов в секунду. [7] : 6
Как и видимый массив, инфракрасный массив также был разработан для конкретной лазерной программы: химический лазер малой мощности (LPCL) в Уайт-Сэндс, Нью-Мексико . 40 датчиков массива были равномерно распределены по целевой плате и обнаружили излучение химического лазера на фториде дейтерия в диапазоне от 3,6 до 4,0 мкм. [7] : 7
Целью эксперимента Ultraviolet Plume Instrument (UVPI) было точное получение изображения и отслеживание шлейфа ракеты, запущенной с поверхности Земли, в ультрафиолетовом спектре. Это был наводимый телескоп, установленный на обращенной к Земле стороне космического корабля LACE. Его миссия состояла в сборе изображений ракетных шлейфов в ближнем ультрафиолетовом и среднем ультрафиолетовом диапазонах с космической платформы. Он также использовался для сбора данных фонового изображения Земли, лимба Земли и небесных объектов. Фоновое изображение включало дневной, ночной и рассветный лимб, полярное сияние, солнечные и лунные облака и поверхность Земли. [13]
UVPI состоял из двух ПЗС-камер с усилением изображения, которые были направлены и совместно использовали телескоп Максутова-Кассегрена. Камера-трекер была чувствительна в ближнем ультрафиолетовом/видимом диапазоне длин волн, имела поле зрения примерно в 14 раз больше в каждом измерении, чем камера шлейфа, и использовалась для обнаружения, захвата и отслеживания цели. Камера шлейфа собирала изображения на четырех длинах волн от 195 до 350 нм, выбранных с помощью колеса фильтров. Поле зрения составляло 0,184 x 0,137 градуса. Ее фотометрический диапазон и чувствительность были оптимизированы для ночных операций. Камера-трекер могла снимать звезды, такие тусклые, как визуальная величина 7. Нормальная частота кадров составляла 5 в секунду, но скорость режима зума составляла 30 в секунду с уменьшенным полем зрения. [13]
Армейский фоновый эксперимент был заказан Командованием стратегической обороны армии США для измерения космического нейтронного фонового излучения от спутника LACE. Он состоял из четырех борированных пластиковых сцинтилляционных стержней длиной 8 дюймов и диаметром 3 дюйма, прикрепленных к раскладывающейся панели на надирной стороне LACE. Стержни должны были обнаруживать нейтроны, возникающие из атмосферного выброса и из корпуса космического корабля. Эксперимент был совместно разработан корпорацией Grumman и Лос-Аламосской национальной лабораторией при поддержке Министерства энергетики США . В течение нескольких месяцев после запуска LACE сообщалось, что ABE работает в номинальном режиме, и ожидалось, что он будет оставаться в эксплуатации в течение ожидаемого 30-месячного срока службы LACE. [14]
Данные от ABE были предоставлены SDIO для разработки космических систем, позволяющих различать боеголовки и ложные цели. [15]
Radiation Detection Experiment (RDE) — эксперимент на обращенной к земле стороне LACE для обнаружения электромагнитного излучения. Он был разработан Aerospace Corporation для ВВС США . Секретный эксперимент был единственным, который не проводился для Стратегической оборонной инициативы и не обсуждался ни SDIO, ни NRL до запуска. Он собирал данные в течение 14 месяцев на протяжении всей миссии LACE. [16] [7] : 1–3, 9, 19
LACE был запущен на борту ракеты Delta II со стартового комплекса 17 B на базе ВВС США на мысе Канаверал 14 февраля 1990 года и отделился от спутника RME примерно через 15 минут. [17] [6] : 18 Это был первый полезный груз Министерства обороны, запущенный на коммерческой ракете-носителе. [12]
Примерно через месяц после запуска было сообщено, что LACE и RME столкнулись с некоторыми неудачами в своих миссиях, но ни одна из них не была достаточно критической, чтобы завершить их миссию. Чиновник Пентагона заявил, что система ретрорефлектора LACE не отправляла сигналы на ожидаемом уровне мощности, что, по мнению этого чиновника, могло быть связано с тепловым повреждением рефлектора. [18]
LACE гладко прошел оставшуюся часть 60-дневной фазы проверки и вскоре после этого начал свою запланированную 30-месячную миссию. [6] : 18
Ровно через 3 года после запуска LACE был деактивирован SDIO, завершив свою миссию. Он распался в атмосфере 24 мая 2000 года. [2]
В 1998 году, когда армия США описывала спутник LACE как «мертвый», его ретрорефлектор использовался в качестве цели для маломощного химического лазера и отслеживался с помощью SeaLite Beam Director на испытательном полигоне высокоэнергетических лазерных систем для поддержки программы MIRACL Министерства обороны США . [ 19]
Чистое финансирование программы LACE за весь период ее существования составило 122,3 млн долларов. [7] : 23
В период с 1990 по 1992 год было предпринято несколько попыток сфотографировать шлейфы, выпущенные космическим челноком из его модулей системы орбитального маневрирования и двигателей системы управления реакцией, когда он вращался по низкой околоземной орбите с меньшим наклонением орбиты, чем LACE. UVPI был указан как вторичный эксперимент примерно в половине миссий шаттла, запущенных во время работы LACE, в том числе в предполетных пресс-китах и медиа-ресурсах, а также в послеполетных сводках миссий, опубликованных NASA. [a] Астронавты шаттла были проинформированы об эксперименте UVPI во время тренировок перед своими миссиями, [20] и они сделали фотографии включений двигателей на борту шаттла, сделанных для поддержки UVPI, особенно на STS-50. [21] Однако ни одно включение двигателей не было успешно сфотографировано UVPI, пока космический челнок находился на орбите. Согласно «Заключительному отчету программы NRL LACE», было несколько причин, по которым это было трудно осуществить: [7] : 15
Например, во время миссии STS-44 SDIO планировала наблюдать за включением двигателей OMS и PRCS шаттла Atlantis с помощью LACE и UVPI в течение четырех-шести орбитальных соединений. [22] Однако из-за маневрирования Atlantis с целью избежать отработанного советского ускорителя на орбите и отказа одного из его IMU , правила полета NASA привели к преждевременному завершению миссии. [23]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
