Misi NASA dengan awal yang bergelombang setelah kegagalan Astra

Ketika roket kecil Astra 3.3 lepas landas dari platformnya di Cape Canaveral Space Force Station pada 12 Juni, semuanya tampak berjalan dengan baik. Faktanya, misi berjalan sesuai rencana sampai akhir – mesin ether tahap kedua booster tampaknya berfungsi normal sampai tiba-tiba dimatikan sekitar satu menit lebih cepat dari jadwal. Sayangnya, mekanika orbital bukanlah apa-apa jika tidak canggih, dan pembakaran mesin yang berakhir satu menit lebih awal mungkin juga tidak akan pernah terjadi.

Menurut pembacaan telemetri yang ditampilkan di layar selama siaran langsung peluncuran, tahap atas booster mencapai kecepatan tertinggi 6,573 kilometer per detik, yang jauh di bawah 7,8 km/s yang diperlukan untuk mempertahankan jangkauan stabil orbit bumi rendah. Sementara umpan video dipotong segera setelah jelas ada yang tidak beres, fisika yang ketat dari perjalanan ruang angkasa berarti ada sedikit keraguan tentang urutan peristiwa yang mengikutinya. Tanpa daya yang dibutuhkan untuk tetap berada di orbit, bagian atas roket akan tetap berada di lintasan suborbital, akhirnya memasuki kembali atmosfer dan membakar beberapa ribu kilometer dari tempat ia mulai.

Tentu saja, bukan rahasia lagi bahwa perjalanan ruang angkasa itu sulit. Dua kali lebih banyak untuk perusahaan rintisan yang hanya memiliki sedikit penerbangan yang sukses. Tidak ada keraguan bahwa Astra akan menentukan mengapa mesin mereka dimatikan lebih awal dan akan membuat perubahan apa pun yang diperlukan untuk memastikan hal ini tidak terjadi lagi dan jika cerita mereka merupakan indikasi, kemungkinan mereka akan terbang lagi dalam waktu singkat. Dirancang untuk kompetisi Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). yang ingin mendorong pengembangan roket murah dan kecil yang mampu meluncurkan muatan jangka pendek, keluarga roket Astra telah menunjukkan tingkat kelincahan operasional yang luar biasa tinggi.

Astra dan desain Rocket 3.3 akan hidup untuk terbang kembali. Tapi bagaimana dengan muatan yang seharusnya dimasukkan 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 sudah melakukannya merilis pernyataan bahwa misi tersebut belum mencapai tujuan ilmiahnya, meskipun dengan cakupan yang berkurang, asalkan satelit yang tersisa dengan aman mencapai orbit. Namun, jika salah satu peluncuran berikutnya gagal, yang keduanya saat ini dijadwalkan untuk terbang dengan roket Astra, tampaknya tidak mungkin program TROPICS akan dapat mencapai tujuan utamanya.

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

Sangat dekat dengan aksi

Tidak ada kekurangan satelit cuaca di orbit Bumi, tetapi mereka beroperasi sebagian besar dalam isolasi satu sama lain. Sebagian karena mereka semua berbeda usia dan paham teknologi, tetapi sebagian besar karena mereka selalu dirancang sebagai misi mandiri. Misi Pengamatan Struktur Curah Hujan dan Intensitas Badai yang Terselesaikan Waktu dengan Constellation of Smallsats (TROPICS) bertujuan untuk mengubah pendekatan ini secara mendasar dengan menggunakan konstelasi CubeSat yang identik di orbit rendah Bumi. Pesawat ruang angkasa ini dilengkapi dengan radiometer gelombang mikro resolusi tinggi yang dapat memindai jejak satelit di atas tanah dan, dengan penyelarasan yang cermat dari bidang orbitnya, harus dapat memberikan pemindaian badai tertentu kira-kira setiap jam.

Dibandingkan dengan satelit yang lebih tradisional, bahkan NOAA-20 yang relatif modern diluncurkan pada tahun 2017, ini adalah peningkatan besar. Beroperasi secara independen, satelit-satelit ini hanya dapat mencitrakan badai setiap empat hingga enam jam, meninggalkan celah kritis dalam jangkauan. Pemindaian cepat yang dimungkinkan oleh konstelasi TROPICS menjanjikan untuk sangat meningkatkan kemampuan kita untuk meramalkan dan melacak siklon tropis mematikan yang 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 itu 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 kini menyusut menjadi hanya empat. Satelit yang tersisa masih dapat memotret badai tropis dan tidak diragukan lagi akan memberikan data yang berguna, tetapi cakupan global yang berkurang berarti waktu antar lintasan akan meningkat. Namun, perlu dicatat bahwa meskipun dengan kapasitas yang berkurang, TROPICS harus tetap dapat melayani data lebih cepat dari platform yang ada.

Meskipun peluncurannya mengecewakan, perlu diingat bahwa TROPICS pada akhirnya adalah misi eksperimental berbiaya rendah. Bahkan jika ketiga peluncuran berjalan sesuai rencana, misi tersebut hanya akan berlangsung selama satu tahun. Selama bahkan satu TROPICS CubeSat mampu mencapai orbit dan memindai badai tropis aktif dengan peralatannya, tujuan ilmiah misi akan tercapai – jika bukan yang diinginkan.

Pengiriman khusus

Tentu saja, orang mungkin bertanya-tanya mengapa konstelasi hanya enam satelit perlu diluncurkan dengan tiga roket yang berbeda. Bagaimanapun, SpaceX telah menembak jatuh sebanyak 60 satelit Starlink per peluncuran untuk membangun konstelasinya sendiri. Tidak bisakah keenam TROPICS CubeSats diluncurkan ke orbit sekaligus 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 itu mungkin sudah di luar jangkauan karena kehilangan tak terduga dari pasangan pertama pesawat ruang angkasa, tetapi jika mereka semua diluncurkan di orbit yang sama, jangkauan mereka akan sama terbatasnya dengan satelit cuaca tradisional.

Tidak bisakah satelit-satelit itu bermanuver ke orbitnya masing-masing setelah diluncurkan, seperti yang dilakukan satelit Starlink? Mungkin jika mereka lebih besar dan memiliki sistem propulsi yang cukup kuat. Tetapi perubahan bidang orbit (yaitu, mengubah kemiringan di mana pesawat ruang angkasa mengorbit sehubungan dengan khatulistiwa) membutuhkan jumlah daya yang luar biasa, terutama di orbit rendah Bumi, dan CubeSats 3U kecil tidak memiliki kemampuan untuk melakukan manuver ini. Besarnya.

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

Untuk alasan ini, 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 12 Juni atas insiden tersebut selesai. Sementara booster kecil lainnya seperti Rocket Lab’s Electron dan bahkan Virgin Orbit’s LauncherOne berpotensi masuk jika benar-benar diperlukan, biaya dan pengeluaran untuk mengadaptasi misi ke kendaraan peluncuran baru tidak dapat diremehkan. Juga, seperti kata pepatah: lebih baik terlambat daripada tidak sama sekali.