Misi NASA Dimulai dengan Awal yang Sulit Setelah Kegagalan Astra

Ketika Rocket 3.3 kecil milik Astra lepas landas dari landasannya di Stasiun Luar Angkasa Cape Canaveral pada 12 Juni, semuanya tampak berjalan dengan baik. Faktanya, misi tersebut berjalan sesuai dengan rencana hingga akhir — mesin Aether tahap kedua booster tampaknya beroperasi secara normal sampai tiba-tiba mati kira-kira satu menit lebih cepat dari jadwal. Sayangnya, mekanika orbital tidak ada artinya jika tidak tepat, dan pembakaran mesin yang berakhir satu menit lebih awal mungkin juga tidak akan pernah terjadi sama sekali.

Menurut nilai telemetri yang ditampilkan di layar selama liputan langsung peluncuran, tahap atas booster mencapai kecepatan 6,573 kilometer per detik, jauh di bawah 7,8 km/s yang diperlukan untuk mencapai orbit rendah Bumi yang stabil. Sementara umpan video dipotong segera setelah jelas ada yang tidak beres, fisika ruang angkasa yang kaku berarti ada sedikit pertanyaan tentang urutan peristiwa yang mengikutinya. Tanpa energi yang diperlukan untuk tetap berada di orbit, tahap atas roket akan tertinggal di lintasan sub-orbital, akhirnya memasuki kembali atmosfer dan terbakar beberapa ribu kilometer ke bawah dari tempat ia mulai.

Gumpalan putih yang tidak biasa terlihat dari mesin saat dimatikan secara tiba-tiba.

Tentu saja, bukan rahasia lagi bahwa penerbangan luar angkasa itu sulit. Dua kali lipat untuk startup yang hanya memiliki beberapa penerbangan sukses di bawah ikat pinggang mereka. Tidak diragukan lagi bahwa Astra akan menentukan mengapa mesin mereka dimatikan lebih awal dan membuat perubahan apa pun yang diperlukan untuk memastikan hal itu tidak terjadi lagi, dan jika sejarah mereka merupakan indikasi, mereka kemungkinan akan terbang lagi dalam waktu dekat. Dirancang untuk kompetisi Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) yang berupaya memacu pengembangan roket murah dan kecil yang mampu meluncurkan muatan dalam waktu singkat, keluarga roket Astra telah menunjukkan kelincahan operasional yang luar biasa tinggi.

Astra, dan desain Rocket 3.3, akan hidup untuk terbang kembali. Tapi bagaimana dengan muatan yang akan dibawa booster ke orbit? Itu sedikit lebih rumit. Ini adalah yang pertama dari tiga penerbangan yang direncanakan untuk mengumpulkan konstelasi CubeSats kecil sebagai bagian dari misi TROPICS NASA. Badan antariksa telah merilis sebuah pernyataan yang mengatakan bahwa misi tersebut masih dapat mencapai tujuan ilmiahnya, meskipun dengan cakupan yang berkurang, dengan asumsi satelit yang tersisa dengan aman mencapai orbit. Tetapi jika salah satu peluncuran berikutnya gagal, yang keduanya saat ini dijadwalkan untuk terbang dengan roket Astra, tampaknya program TROPICS tidak akan dapat mencapai tujuan utamanya.

Jadi apa sebenarnya TROPICS itu, dan mengapa NASA menyematkan kesuksesannya pada kemampuan kendaraan peluncuran yang kecil dan relatif belum matang untuk melakukan banyak penerbangan dengan perangkat keras mereka di dalamnya? Mari lihat.

Mendekati Aksi

Tidak ada kekurangan satelit cuaca di orbit Bumi, tetapi mereka sebagian besar beroperasi secara terpisah satu sama lain. Sebagian karena mereka semua dari berbagai usia dan kemampuan teknis, tetapi sebagian besar karena mereka selalu dirancang sebagai misi yang berdiri sendiri. Misi Pengamatan Struktur Presipitasi dan Intensitas Badai Time-Resolved dengan Constellation of Smallsats (TROPICS) bertujuan untuk mengubah pendekatan itu secara mendasar dengan memanfaatkan konstelasi yang terdiri dari CubeSat identik di orbit rendah Bumi. Pesawat ini dilengkapi dengan radiometer gelombang mikro resolusi tinggi. yang dapat memindai lintasan satelit di atas tanah, dan dengan penyelarasan yang cermat pada bidang orbitnya, harus mampu memberikan pemindaian badai tertentu setiap jam.

Dibandingkan dengan satelit yang lebih tradisional, bahkan NOAA-20 yang relatif modern yang diluncurkan pada tahun 2017, ini merupakan peningkatan besar. Beroperasi secara independen, satelit-satelit ini mungkin hanya dapat memotret badai setiap empat hingga enam jam, yang meninggalkan celah kritis dalam jangkauan. Pemindaian cepat yang dimungkinkan oleh konstelasi TROPICS menjanjikan untuk sangat meningkatkan kemampuan kita untuk memprediksi dan melacak siklon tropis yang mematikan, yang telah menjadi semakin umum di wilayah Atlantik Tengah dan Utara. Menurut NASA, daerah ini melihat rekor 30 badai bernama pada tahun 2020, dan model iklim memperkirakan segalanya hanya akan menjadi lebih buruk dari sini.

TROPICS dirancang untuk menggunakan enam CubeSat 3U, masing-masing sepanjang 36 cm (14,2 inci) dan beratnya hanya 5,34 kg (11,8 lb). Dengan hilangnya dua satelit pertama pada 12 Juni, konstelasi sekarang turun menjadi hanya empat. Satelit yang tersisa akan tetap dapat memotret badai tropis, dan tidak diragukan lagi akan memberikan data yang berguna, tetapi cakupan global yang berkurang berarti waktu antar jalan layang akan meningkat. Meskipun perlu dicatat bahwa bahkan pada kapasitas yang berkurang, TROPICS harus tetap dapat menyediakan data lebih cepat daripada platform yang ada.

Meskipun memulai dengan mengecewakan, harus diingat bahwa TROPICS pada akhirnya adalah misi eksperimental berbiaya rendah. Meskipun ketiga peluncuran berjalan sesuai rencana, misi itu hanya dijadwalkan berlangsung setahun. Selama bahkan satu TROPICS CubeSat mampu mencapai orbit dan menggunakan peralatannya untuk memindai badai tropis yang aktif, tujuan ilmiah dari misi tersebut akan terpenuhi — jika bukan yang aspirasional.

Pengiriman khusus

Tentu, orang mungkin bertanya-tanya mengapa konstelasi hanya enam satelit perlu diluncurkan pada tiga roket yang berbeda. Bagaimanapun, SpaceX telah meluncurkan sebanyak 60 satelit Starlink mereka per peluncuran untuk membangun konstelasi mereka sendiri. Tidak bisakah keenam CubeSat TROPICS telah dibawa ke orbit pada saat yang sama jika NASA telah memesan perjalanan mereka dengan roket yang lebih kuat?

Secara teknis, ya. Tapi kemudian, mereka tidak akan ditempatkan di pesawat orbit yang sesuai untuk mencapai tujuan misi yang dinyatakan dalam penerbangan per jam. Memang, tujuan ini kemungkinan besar sudah tidak dapat dicapai karena hilangnya pasangan pertama pesawat ruang angkasa yang tidak terduga, tetapi seandainya mereka semua disimpan di sepanjang jalur orbit yang sama, cakupannya akan sama terbatasnya dengan satelit cuaca tradisional.

Puluhan satelit StarLink baru siap dikerahkan pada 2019.

Mungkinkah satelit tidak bermanuver ke orbit yang sesuai begitu jatuh, seperti yang dilakukan satelit Starlink? Mungkin jika mereka lebih besar, dan memiliki sistem propulsi yang cukup kuat. Tapi perubahan bidang orbit (yaitu, mengubah kemiringan di mana pesawat ruang angkasa mengorbit mengacu pada khatulistiwa) membutuhkan energi yang luar biasa, terutama di orbit rendah Bumi, dan CubeSats 3U kecil tidak memiliki kemampuan untuk melakukan manuver. dari skala itu.

Mengingat tujuan misi yang spesifik, dan keterbatasan satelit kecil dan murah yang diterbangkan, roket Astra sebenarnya adalah kendaraan yang sempurna untuk membawa TROPICS. Faktanya, kebutuhan misi ini tidak jauh berbeda dari kompetisi DARPA asli yang dikembangkan oleh Astra sebagai booster. Militer menginginkan roket yang dapat menempatkan satelit kecil ke orbit yang sangat spesifik di atas Bumi dengan cepat dan murah untuk tujuan pengintaian, kebetulan satelit khusus ini lebih mementingkan kekuatan dan pergerakan badai tropis daripada pasukan dan tank.

Itulah sebabnya, terlepas dari kemunduran yang mengecewakan ini, dua gelombang satelit TROPIC berikutnya hampir pasti akan terbang dengan roket Astra, meskipun mereka sekarang harus menunggu sampai penyelidikan insiden kegagalan 12 Juni selesai. Sementara booster kecil lainnya seperti Rocket Lab’s Electron dan bahkan Virgin Orbit’s LauncherOne berpotensi berdiri jika benar-benar diperlukan, biaya dan pengeluaran untuk mengadaptasi misi ke kendaraan peluncuran baru tidak boleh diremehkan. Selain itu, seperti kata pepatah: lebih baik terlambat daripada tidak sama sekali.