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SpaceX startet den Wettersatelliten „Space Force“, der ein Programm ersetzen soll, dessen Wurzeln bis in die 1960er-Jahre zurückreichen

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Das Raumfahrzeug Weather System Follow-on – Microwave (WSF-M) wurde am 8. April 2024 vor seinem geplanten Start als Mission der US Space Force (USSF)-62 von der Vandenberg Space Force Base, Kalifornien, erfolgreich eingekapselt wichtiger Meilenstein für den bevorstehenden Start in die erdnahe Umlaufbahn. Bild: SpaceX

SpaceX startete einen militärischen Wettersatelliten, der alternde Satelliten aus einem Programm aus den 1960er Jahren ersetzen soll. Die Mission United States Space Force-62 (USSF-62) beinhaltete den Start des ersten Weather System Follow-on Microwave (WSF-M)-Raumschiffs.

Der Start der Falcon-9-Rakete vom Space Launch Complex 4 East (SLC-4E) auf der Vandenberg Space Force Base erfolgte um 7:25 Uhr PDT (10:25 Uhr EDT (1425 UTC), was den Beginn eines 10-minütigen Starts darstellte Fenster.

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Der Booster, der diese National Security Space Launch (NSSL)-Mission unterstützt, B1082 in der SpaceX-Flotte, absolvierte seinen dritten Flug, nachdem er zuvor in diesem Jahr die Missionen Starlink 7-9 und 7-14 gestartet hatte.

„Wir sind absolut begeistert, hier draußen an der Central Coast zu sein, mit einem großartigen Team, das bereit und bereit ist, den Satelliten USSF-62 zu starten. Er hat eine wichtige Mission vor sich und wir freuen uns, dass die flugerprobte Falcon 9 den Satelliten in die Umlaufbahn bringen wird“, sagte Col. Jim Horne, leitender Materialleiter für das Launch Execution Delta des Space System Command, in einer Erklärung. „Und bei dieser Mission verwenden wir einen Booster der ersten Stufe, dessen Geschichte rein kommerzieller Natur ist.“

Ungefähr acht Minuten nach dem Start landete B1082 in der Landezone 4 (LZ-4). Dies war die 17. Landung in Kalifornien und die 295. Booster-Landung für SpaceX.

Ein bedeutender Meilenstein für das Unternehmen bei der USSF-62-Mission war der Einsatz flugerprobter Nutzlastverkleidungen, was eine Premiere für eine NSSL-Mission sein wird. Sie flogen zuvor an der USSF-52-Mission, bei der im Dezember 37 das Raumflugzeug X-2023B vom Kennedy Space Center der NASA gestartet wurde.

„Mit jedem nationalen Sicherheitseinsatz erweitern wir Amerikas Fähigkeiten und verbessern seine Abschreckung angesichts wachsender Bedrohungen“, erklärte Horne.

USSF-62 war eine von drei Missionen, die SpaceX im Mai 2022 im Rahmen des NSSL Phase 2 Order Year 3 Award gewährt wurden und die zusammen einen Wert von 309.7 Millionen US-Dollar haben. SpaceX gestartet USSF-124 im Februar 2024 und wird voraussichtlich das auf den Markt bringen SDA-Tranche 1 Satelliten später in diesem Jahr.

Das Raumfahrzeug US Space Force (USSF)-62 Weather System Follow-on – Microwave (WSF-M) wurde am 9. April 2024 erfolgreich zum Space Launch Complex-4 East (SLC-4E) auf der Vandenberg Space Force Base transportiert. Kalifornien, in Vorbereitung auf seinen bevorstehenden Start in die erdnahe Umlaufbahn. Bild: Space Systems Command

Wettersensorik der nächsten Generation

Ball Aerospace, der Hersteller des WSF-M, sagte, die Hauptnutzlast des Raumfahrzeugs sei ein passives Mikrowellenradiometer, das bereits bei früheren Raumfahrzeugen demonstriert wurde. Es verfügt außerdem über eine 1.8-Meter-Antenne, die es dem Raumschiff in Kombination mit dem Primärinstrument ermöglicht, sogenannte „Weltraum-basierte Umweltüberwachungslücken (SBEM)“ zu schließen.

Seine Fähigkeiten werden wertvolle Informationen zum Schutz der Vermögenswerte der Vereinigten Staaten und ihrer Verbündeten liefern, vor allem in Meeresgebieten.

„Der WSF-M-Satellit ist eine strategische Lösung, die darauf zugeschnitten ist, drei SBEM-Lücken des Verteidigungsministeriums mit hoher Priorität zu schließen – insbesondere Vektorwinde auf der Meeresoberfläche, die Intensität tropischer Wirbelstürme und energiereiche geladene Teilchen in einer erdnahen Umlaufbahn“, sagte David Betz, WSF-M-Satellit. M-Programmmanager, SSC Space Sensing, in einer Erklärung. „Über diese primären Fähigkeiten hinaus liefern unsere Instrumente auch wichtige Daten zur Meereischarakterisierung, zur Bodenfeuchtigkeit und zur Schneehöhe.“

Das Raumschiff basiert „auf der Ball Configurable Platform“ und umfasst einen Global Precipitation Measurement (GPM), Microwave Imager (GMI)-Sensor und einen Energetic Charged Particle Sensor. Ball Aerospace war an anderen, ähnlichen Raumfahrzeugen beteiligt, darunter der Suomi National Polar-orbiting Partnership (Suomi-NPP) und dem Joint Polar Satellite System-1 (JPSS-1).

Laut einem öffentlichen Haushaltsdokument des Verteidigungsministeriums für das Geschäftsjahr 2024 wird das WSF-M-System aus zwei Raumfahrzeugen bestehen. Sobald sich der erste im Orbit befindet, wird er den Grad der Messunsicherheit des Ozeanoberflächenvektorwinds (OSVW) und die Latenz der Intensität tropischer Wirbelstürme (TCI) bewerten.

Die ersten Samen des Programms wurden bereits im Oktober 2012 während der sogenannten Materiel Solution Analysis-Phase gepflanzt. Dies führte dazu, dass das Department of the Air Force im Januar 2017 eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen an Unternehmen herausgab.

Im November 2017 vergab das Space and Missile Systems Center (jetzt Space Systems Command) einen Festpreis in Höhe von 93.7 Millionen US-Dollar Vertrag an Ball Aerospace für das WSF-M-Projekt mit voraussichtlichem Fertigstellungstermin am 15. November 2019.

„Das ist ein aufregender Sieg für uns und wir freuen uns darauf, unsere Zusammenarbeit mit der Luftwaffe auszubauen und weiterhin Kampfflugzeuge und Verbündete auf der ganzen Welt zu unterstützen“, sagte Rob Strain, der damalige Präsident von Ball Aerospace, in einer Erklärung aus dem Jahr 2017 . „WSF-M erweitert Balls Tradition, präzise Messungen aus dem Weltraum bereitzustellen, um genauere Wettervorhersagen zu ermöglichen.“

Etwa ein Jahr später erhielt Ball 255.4 Millionen US-Dollar Vertragsänderung, das „die Ausübung einer Option für die Entwicklung und Herstellung des [WSF-M] Raumfahrzeugs 1 vorsieht.“ Durch diesen neuen Vertrag wurde auch der voraussichtliche Fertigstellungstermin auf den 15. Januar 2023 verschoben.

Im Mai 2020 nahm das SMSC der US Space Force den Abschluss der kritischen Entwurfsprüfung des WSF-M-Systems im April dieses Jahres zur Kenntnis, was den Beginn der Fertigung ermöglichte.

Ball Aerospace hat am 7. September 2023 den ersten von zwei Weather System Microwave-Follow-on (WSF-M)-Satelliten für das US Space Force Space Systems Command fertiggestellt. Bild: Ball Aerospace

Im folgenden Jahr durchlief das Raumschiff eine Reihe von Tests, bei denen sowohl die Software als auch die Hardware auf Herz und Nieren geprüft wurden. Die primäre Busstruktur wurde im August 2021 fertiggestellt und im Oktober 2022 trat die Raumsonde in ihre Integration Readiness Review (IRR) und Test Readiness Review (TRR) ein.

Zuvor, im Mai 2022, erhielt Ball jedoch eine Kosten-plus-Incentive-Gebühr in Höhe von 16.6 Millionen US-Dollar Vertragsänderung, die „zur Ausübung einer Option für Integration, Test und Betriebsarbeit“ des Raumfahrzeugs diente. Damit belief sich der Gesamtnennwert des Vertrags auf etwa 417.4 Millionen US-Dollar.

Kurz vor Ende des Jahres, im November 2022, erhielt Ball eine Vertragsänderung zu einem Festpreis von 78.3 US-Dollar zur Entwicklung des zweiten WSF-M-Raumschiffs. Diese Arbeiten werden voraussichtlich bis zum 15. November 2027 abgeschlossen sein, was eine Startmöglichkeit frühestens im Januar 2028 bieten würde.

Im Februar 2024 wurde es schließlich von Balls Einrichtungen in Boulder, Colorado, zur Vorbereitung vor dem Start an die Vandenberg Space Force Base geliefert.

„Diese Lieferung stellt einen wichtigen Meilenstein für das WSF-M-Programm dar und ist ein entscheidender Schritt, um den ersten WSF-M-Satelliten für den Kampfjet in die Umlaufbahn zu bringen“, sagte Col. Daniel Visosky, Senior Material Leader, SSCs Space Sensing Environmental and Tactical Büro des Überwachungsprogramms, in einer Erklärung. „Es stellt eine langfristige Zusammenarbeit und gemeinsame Anstrengung zwischen der Space Force und unseren kombinierten Teams bei Ball Aerospace, Support-Auftragnehmern und Regierungspersonal dar.“

Der WSF-M-Satellit ist auf dem Weg zum Space Vehicle Processing Center, wo er nach dem Versand einer Reihe von Funktionstests unterzogen wird. Bild: Flieger 1. Klasse Ryan Quijas/US Space Force

Raus mit dem Alten, rein mit dem Neuen

Dieser erste WSF-M-Satellit und schließlich auch der zweite werden die alten Satelliten des Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) ersetzen, deren Wurzeln bis in die 1960er Jahre zurückreichen. Das Programm umfasst zwei Hauptsatelliten, die in sonnensynchronen LEO-Polumlaufbahnen in einer Höhe von etwa 450 Seemeilen operieren.

Ursprünglich als Defence Satellite Applications Program (DASP) bekannt, wurde der erste dieser Legacy-Satelliten 1962 gestartet und als Teil des National Reconnaissance Office (NRO) in den Zuständigkeitsbereich des US-amerikanischen National Reconnaissance Office (NRO) eingeordnet Corona-Programm. Das DMSP wurde 1972 freigegeben, um die Nutzung der Daten durch nichtstaatliche Wissenschaftler und Zivilisten zu ermöglichen.

Künstlerisches Konzept eines DMSP-Wettersatelliten im Orbit. Bildnachweis: Lockheed Martin

Einem historischen Bericht der Space Force zufolge wurde zwischen dem US-Verteidigungsministerium, dem Handelsministerium und der NASA eine organisatorische Vereinbarung zwischen drei Behörden geschlossen, nachdem Präsident Bill Clinton das DOC und das Verteidigungsministerium angewiesen hatte, „ihre getrennten polarumlaufenden Wettersatellitenprogramme zusammenzuführen“. Die Finanzierungsverantwortung blieb beim Verteidigungsministerium, aber im Juni 1998 wurde die operative Verantwortung des DMSP auf das Handelsministerium übertragen.

Der Satellitenbetrieb für das DMSP wurde dann in die Verantwortung des Office of Satellite and Product Operations (OSPO) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) übernommen.

Das Programm verlief im Laufe der Jahre nicht ohne Probleme. Im Jahr 2004 zerfiel der Satellit DMSP-F11, der 1991 gestartet und 1995 außer Dienst gestellt wurde, und erzeugte Dutzende Trümmerstücke in der Umlaufbahn. Im Jahr 2015 wurde eine defekte Batterie dafür verantwortlich gemacht ähnlicher Zerfall von DMSP-F13, was zu 147 Trümmerstücken führte.

In diesem Jahr ordnete der Kongress ein Ende des DMSP-Programms an und der noch nicht gestartete F20-Satellit sollte verschrottet werden.

Im Februar 2016 wurde die geplante fünfjährige Mission des DMSP-F19 weniger als zwei Jahre nach dem Start abgebrochen. Der Satellit erlitt einen Stromanomalie Das führte dazu, dass die Ingenieure die Kontrolle darüber verloren. Das Raumschiff wurde im März für verschollen erklärt.

Der 17 gestartete Satellit DMSP-F2006 wurde dann auf die von F19 frei gewordene Primärposition verlegt. Laut der Observing Systems Capability Analysis and Review (OSCAR), einem von der Weltorganisation für Meteorologie entwickelten Tool, sind drei DMSP-Satelliten noch im Einsatz: F16, F17 und F18. Sie wurden 2003, 2006 und 2009 eingeführt.

Nach Angaben des Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) wird für die beiden letztgenannten das Ende ihrer Lebensdauer im Jahr 2025 erwartet, wobei F16 seine Mission im Dezember 2023 abschließen soll. Dieser Ablauf wurde jedoch verlängert, da die WSF-M-Ersatzprodukte noch unterwegs sind.

Es ist unklar, ob F17 und F18 durchhalten können, bis die zweite WSF-M-Raumsonde im Jahr 2028 fertiggestellt und gestartet ist.

Eine Darstellung des Raumfahrzeugs WSF-M. Grafik: Ball Aerospace
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