16 апреля 2023 г. в 09:36:29 пекинского времени (01:36:29 UTC) со стартового комплекса №94 Центра космических запусков Цзюцюань был произведен пуск РН «Чанчжэн-4B» (CZ-4B №Y51) с метеорологическим спутником «Фэнъюнь-3G». Аппарат был успешно выведен на близкую к расчетной орбиту с параметрами:
- наклонение – 50.01°;
- минимальная высота – 410.2 км;
- максимальная высота – 418.5 км;
- период обращения – 92.86 мин.
Внутреннее обозначение пуска было «операция 01-173». В американском каталоге космических объектов КА получил номер 56232 и международное обозначение 2023-055A. Третья ступень РН была уведена на орбиту высотой 187.5×406.3 км, с которой быстро сойдет естественным путем.
Официально объявлено, что космический аппарат «будет в основном использоваться для прогнозирования погоды, предупреждения стихийных бедствий и смягчения их последствий, а также реагирования на изменение климата и строительства экологической цивилизации».
С формальной точки зрения «Фэнъюнь-3G», известный также под производственным наименованием «Фэнъюнь-3» №07 (风云三号07星, Fengyun 3 07), является одним из спутников 03-й партии второго поколения китайской полярной метеосистемы, работающей под управлением Национального центра спутниковой метеорологии NSMC в интересах Китайской метеорологической администрации. В действительности данный КА значительно отличается от остальных спутников этой партии и поколения в целом как по модулю служебных систем, так и по составу целевой аппаратуры. Поскольку обозначения и назначения перспективных КА в семействе «Фэнъюнь-3» не раз менялись, напомним предысторию.
Китай начал освоение солнечно-синхронной орбиты с метеоспутников первого поколения «Фэнъюнь-1», запускавшихся в 1988–1999 гг. главным образом с целью съемки облачного покрова. На смену им в 2008 г. пришли аппараты второго поколения «Фэнъюнь-3», созданные в Шанхайской исследовательской академии космической техники SAST на платформе SAST-3000 и обеспечивающие глобальные всепогодные наблюдения земной поверхности и зондирование атмосферы в различных спектральных диапазонах. Первую партию составили два экспериментальных аппарата FY-3A и FY-3B, вторую – два оперативных спутника FY-3C и FY-3D (см. «Новости космонавтики», №1, 2018). В каждой паре первый КА выводился на «утреннюю» орбиту с прохождением нисходящего узла в 10:00 местного времени, а второй – на «дневную» орбиту с прохождением восходящего узла в 14:00 местного времени. (Такая странная терминология с привязкой к двум разным узлам использовалась в американской метеосистеме NOAA, и китайцы ее унаследовали.)
Соглашение о создании четырех КА третьей партии и об изготовлении носителей для них было подписано в ноябре 2018 г. Иногда их выделяют в отдельное «подпоколение» в составе FY-3, главным образом благодаря модернизированному комплексу целевой аппаратуры и увеличенному сроку службы – восемь лет вместо пяти. Увеличение количества КА в партии было связано с освоением двух новых орбит – сумеречной (местное время нисходящего узла 05:40) и несинхронной наклонной. На первую был запущен в июле 2019 г. «Фэнъюнь-3E» ( https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/80611.html ), вторая использована сегодня. Сроки запуска спутников FY-3F и FY-3H будут определяться в первую очередь состоянием оперативных КА, которые они должны сменить.
Решение о заказе четвертой партии спутников «Фэнъюнь-3» было принято 7 февраля 2023 г. Как и третья, она должна включать спутники для утренней, дневной и сумеречной орбит и для мониторинга осадков, но предусмотрено улучшение характеристик бортовой аппаратуры. Первый из четырех КА новой партии может быть запущен примерно в 2027 г.; два последних могут не потребоваться, если предыдущие спутники будут надежно работать.
Спутники с обозначениями от FY-3M, которые ранее рассматривались в качестве третьего «подпоколения» в составе FY-3, переклассифицированы в отдельное третье поколение и получили обозначение FY-5.
Табл. 1. Китайские полярные метеоспутники FY-3
|
Наименование |
Дата запуска |
Масса, кг |
Статус |
|
Фэнъюнь-3A |
27.05.2008 |
2295 |
Экспериментальный, утренняя орбита, |
|
Фэнъюнь-3B |
05.11.2010 |
2353 |
Экспериментальный, дневная орбита, |
|
Фэнъюнь-3C |
23.09.2013 |
2450 |
Оперативный с апреля 2014 г., утренняя орбита, |
|
Фэнъюнь-3D |
15.11.2017 |
… |
Оперативный c 01.01.2019, дневная орбита, |
|
Фэнъюнь-3E |
05.07.2021 |
2690 |
Оперативный, сумеречная орбита |
|
Фэнъюнь-3G |
16.04.2023 |
3600 |
На испытаниях, мониторинг осадков |
|
Фэнъюнь-3F |
08.2023 |
… |
Утренняя орбита |
|
Фэнъюнь-3H |
2024 |
|
Дневная орбита |
|
Фэнъюнь-3I |
2027 |
|
Мониторинг осадков |
|
Фэнъюнь-3J |
|
|
Сумеречная орбита |
|
Фэнъюнь-3K |
|
|
Утренняя орбита |
|
Фэнъюнь-3L |
|
|
Дневная орбита |
Аппарат, выведенный на орбиту 16 апреля 2023 г., первоначально создавался в рамках отдельного заказа под обозначением FY-3RM-1, где буквы RM указывали на его специализацию – мониторинг осадков (англ. Rainfall Mission). Это третий подобный метеоспутник в мире после американо-японских аппаратов TRMM (запущен в 1997 г.) и GPM (2014 г.). Параметры орбита КА первоначально были также скопированы у GPM, но впоследствии наклонение 65° было заменено на 50°.
FY-3G спроектирован и изготовлен в Шанхайской исследовательской академии космической техники, как и другие китайские полярные метеоспутники второго поколения, но не похож на них внешне – непривычно смотрятся две солнечных батареи там, где всегда хватало одной, и гладкая как стол надирная панель.
Так как выбранная орбита не является солнечно-синхронной, Солнце может быть как слева от направления движения, так и справа. Спутник же, как и остальные его собратья, рассчитан на нагрев только с одной стороны, поэтому с каждой переменой положения орбиты относительно направления на Солнце КА будет разворачиваться на 180°.
Далее, на рабочей орбите расчетной высотой 407 км велико тормозящее действие верхней атмосферы. В годы активного Солнца, когда оно особенно существенно, орбита может «просаживаться» за сутки на 0.6 км; в то же время по условиям эксплуатации высоту необходимо поддерживать с отклонением не более чем 0.1 км. Как следствие, ежесуточно будет проводиться до трех коррекций орбиты по специально разработанному алгоритму с быстрыми разворотами КА.
Запас топлива на маневры более чем компенсирует малое количество инструментов, так что FY-3G значительно тяжелее остальных спутников семейства. В день старта было заявлено, что его масса близка к 3600 кг. Если верить Руководству пользователя 15-летней давности, носитель CZ-4B может вывести на орбиту высотой 400 км только 3404 кг, однако с тех пор в ходе «ползучей модернизации» удалось поднять ее грузоподъемность по крайней мере на 200 кг. Отметим, что после отделения КА на третьей ступени остался даже некоторый запас топлива для ее увода.
Надирная панель КА, где на обычных FY-3 гнездятся многочисленные приборы зондирования Земли, ее атмосферы и облачности, на FY-3G почти полностью занята двумя большими плоскими антеннами специализированного радиолокатора осадков PMR. Спутник оснащен еще тремя основными инструментами, из которых два были модернизированы с учетом решаемых задач, а один является серийным.
Радиолокатор осадков PMR (Precipitation Measurement Radar) предназначен для восстановления трехмерной структуры облачной системы – источника осадков и является аналогом американского двухчастотного радиолокатора DPR на спутнике GPM. Инструмент создан в 704-м институте Китайской исследовательской академии космической электроники («9-я академия»). Радиолокатор работает в частотных каналах Ku (13.35±0.01 ГГц) и Ka (35.55±0.01 ГГц) с горизонтальной поляризацией исходящего и отраженного сигналов. Радиолокатор сканирует полосу шириной 300 км (±20.3° от направления в надир), обеспечивая разрешение 5 км в горизонтальном направлении и 0.25 км в вертикальном. Чувствительность GPM к осадкам составляет 0.5 мм/час в диапазоне Ku и 0.2 мм/час в диапазоне Ka, а в максимуме радар может фиксировать ливни мощностью 50 мм/час и более. Глобальная картина осадков формируется за семь суток полета.
Микроволновой радиометр MWRI-RM (Micro-Wave Radiation Imager – Rainfall Mission) является аналогом инструмента GMI спутника GPM и предназначен для измерения микроволнового излучения поверхности суши и моря, а также от осадков и водяного пара в атмосфере. Радиометр с коническим сканированием с углом 53.1° от зенита ведет измерения в полосе шириной 800 км, имея три варианта длины цикла сканирования – 1.7 , 1.8 и 2.0 сек. По сравнению со стандартным MWRI-II спутников FY-3F/3H, данный прибор имеет расширенный набор функций и использует в общей сложности 17 частотных каналов в 26 вариантах поляризации; в частности, каналы 54, 118 и 183 ГГц служат для измерения температуры и влажности. Мгновенное поле зрения инструмента находится в пределах от 21×35 км в канале 10.65 ГГц до 4×6 км в канале 165.5 ГГц. Перечень каналов доступен на https://www.nsmc.org.cn/nsmc/en/instrument/MWRI-RM.html
.
Спектрорадиометр умеренного разрешения MERSI-RM (Medium Resolution Spectral Imager – Rainfall Mission) является основным инструменом для получения картины облачности, выявления осадков, определения индексов растительности и представляет собой специальную упрощенную 8-канальную версию стандартного прибора MERSI-II. В варианте для FY-3G спектрорадиометр имеет три канала видимого и ближнего ИК-диапазона (650, 865 и 940 нм), два канала коротковолнового ИК-диапазона (1.38 и 1.64 мкм), один средневолновой канал (3.80 мкм) и два тепловых канала (10.8 и 12.0 мкм). Инструмент ведет съемку в полосе шириной 2900 км, в которой делает 4096 замеров, так что пространственное разрешение в подспутниковой точке составляет 0.5 км. Глобальное покрытие достигается за сутки по пяти коротковолновым каналам и за двое суток по трем остальным.
Радиозатменный зонд GNOS-2 (Global Navigation Occultation Sounder) обеспечивает изучение свойств земной атмосферы за счет регистрации фазовой задержки сигналов спутников глобальных навигационных систем GPS и «Бэйдоу», проходящих сквозь нее. Инструмент был впервые установлен на КА FY-3E и имеет в своем составе по восемь приемников сигналов каждой из систем, размещенных на передней и задней по ходу движения гранях корпуса. Зонд дает информацию для вычисления температуры и влажности атмосферы и электронной плотности в ионосфере с вертикальным разрешением 0.5 км и горизонтальным – порядка 300 км.
Работа спутника рассчитана на шесть лет. С выходом FY-3G на орбиту Китай стал единственной страной, имеющей низкоорбитальные метеоспутники на орбитах четырех различных типов. Сообщается, что в результате частота глобальных наблюдений достигнет 4 часов, срок надежного метеопрогноза увеличится на сутки, а его точность возрастет примерно на 3%.
На ракете аппарат был размещен под обтекателем диаметром 4.00 м и установлен на вновь разработанное устройство фиксации и отделения типа 1194C.
Старт FY-3G был анонсирован 22 февраля со сроком запуска в апреле и подтвержден уведомлениями от 12 апреля о закрытии зон падения отделяющихся частей. Одна из них, расположенная к северу от острова Тайвань, стала причиной нервной реакции островного правительства, усмотревшего в ее объявлении начало блокады со стороны Пекина.
Китайская метеорологическая администрация организовала прямой телерепортаж о запуске, что случается в последние годы крайне редко.
Циклограмма пуска CZ-4B приведена в таблице.
Табл. 2. Циклограмма пуска 16.04.2023
|
Событие |
Время от старта, сек |
|
|
расчетное |
фактическое |
|
|
Старт |
0.0 |
0.0 |
|
Выключение ЖРД 1-й ступени |
153.059 |
152.596 |
|
Отделение 1-й ступени |
154.259 |
153.796 |
|
Сброс обтекателя |
198.558 |
198.450 |
|
Выключение маршевого ЖРД 2-й ступени |
282.494 |
281.496 |
|
Выключение верньерных двигателей 2-й ступени |
292.294 |
291.296 |
|
Отделение 2-й ступени |
293.294 |
292.289 |
|
Выключение ЖРД 3-й ступени |
648.684 |
647.149 |
|
Завершение регулирования конечной скорости |
662.684 |
659.123 |
|
Отделение КА |
718.684 |
717.146 |
Стоит отметить, что это был юбилейный, 100-й пуск с 94-й пусковой установки на 43-й площадке Центра космических запусков Цзюцюань; первый старт оттуда состоялся 3 ноября 2003 г. Старт 16 апреля также оказался 99-м в истории носителей семейства CZ-4 (в том числе 48-м для CZ-4B), 186-м для шанхайских ракет семейства «Великий поход» и 471-м для всех носителей этого семейства.
Автор: Liss
