BulgariaSat-1

BulgariaSat on bulgarialaisen BulgariaSatin operoima geostationaarinen tietoliikennesatelliitti, joka laukaistiin 23. kesäkuuta 2017 SpaceX:n Falcon 9 Full Thrust -raketilla. Laukaisu oli SpaceX:n toinen, jolla uudelleenkäytettiin kantoraketin ensimmäistä vaihetta.

Satelliitti 
Bulsatcom-satelliittitelevisioyhtiön hallinnoima BulgariaSat -satelliittioperaattori tilasi BulgariaSat-1 -satelliitin Space Systems/Loralilta syyskuussa 2014. Bulgarian valtion hallinnoima yhtiö sai projektille osittaista rahoitusta Export-Import Bank of the United States -pankilta vientitakuiden muodossa. SSL 1300 -satelliittirunkoon pohjautuva, 3 669 kilogrammaa laukaisuhetkellä painanut satelliitti on varustettu 33 Ku-kaistan lähettimellä. Satelliitin aurinkopaneelien teho on kymmenen kilowattia, ja se on suunniteltu noin 15 vuoden käyttöiälle. Satelliitin polttoainevarantojen on tosin arvioitu kestävän tätäkin pidempään, vähintään 18, mutta jopa 20 vuotta, sillä BulgariaSat-1 laukaistiin supersynkroniselle siirtoradalle, mikä pienensi lopulliselle geostationaariselle radalle siirtymiseen vaadittua polttoainemäärää.

BulgariaSat-1 on tarkoitus sijoittaa ratasegmentille 1,9 astetta itäistä pituutta, mistä sen on tarkoitus palvella Euroopan ja etenkin Balkanin alueen DTH-satelliittitelevisiolähtetyksiä. Satelliitti palvelee myös Pohjois-Afrikan ja Lähi-idän tietoliikennetarpeita. Satelliitin lähetysyhteys on 11,3–12,6 gigahertsin välisellä taajuusalueella, vastaanottotaajuuksien ollessa 17,3–18,1 GHz alueella 33 megahertsin kaistanleveyksisten lähetinten osalta ja 13,2–14,1 GHz alueella 36 MHz kaistanleveyksisten lähetinten osalta.

BulgariaSat-1 on toinen koskaan laukaistu bulgarialainen satelliitti, seuraten elokuussa 1981 Plesetskin kosmodromilta Vostok-2M -raketilla laukaistua Interkosmos-22 (Bulgaria-1300) -tiedesatelliittia, joka laukaistiin osana Neuvostoliiton Varsovan liiton maille organisoimaa Interkosmos-ohjelmaa.

Laukaisuajankohdan kehitys ja valmistelut 
BulgariaSat tilasi satelliittinsa niin sanotulla avaimet käteen -periaatteella, jossa satelliitti luovutetaan asiakkaalle käyttökuntoisena halutulla radalla. SSL järjesti BulgariaSat-1:lle laukaisusopimuksen SpaceX:n kanssa satelliitin tilauksen yhteydessä syyskuussa 2014. BulgariaSat-1 oli tuolloin tarkoitus laukaista vuoden 2016 aikana.

BulgariaSat tiedotti toukokuun 2017 alulla satelliittinsa valmistaja SSL:n päässeen sopimukseen SpaceX:n kanssa satelliittinsa laukaisusta osittain uudelleenkäytetyllä Falcon 9 -raketilla, jonka ensimmäistä vaihetta oli käytetty aiemmin tammikuun 2017 Iridium NEXT -konstellaation ensimmäisellä laukaisulla. BulgariaSat ei saanut taloudellisia hyötyjä uudelleenkäytettyyn rakettivaiheeseen siirtymisestä, mutta Spaceflight Now:n lähteiden mukaan satelliitti siirtyi Falcon 9:n laukaisuaikataulun muiden odottavien hyötykuormien edelle. BulgariaSat totesi mahdollisten alennusten menneen laukaisujärjestelyt hoitaneelle SSL:lle.

BulgariaSat-1:n laukaisusta tuli SpaceX:n toinen, jolla uudelleenkäytettiin ensimmäistä rakettivaihetta. Ensimmäinen vastaavalla rakettivaiheella lennetty laukaisu oli tapahtunut kolme kuukautta aiemmin maaliskuussa 2017, kun SES-10-tietoliikennesatelliitti laukaistiin onnistuneesti geostationaariselle siirtoradalle raketilla, jonka ensimmäistä vaihetta oli käytetty liki vuotta aikaisemmin CRS-8 -rahtilennolla Kansainväliselle avaruusasemalle. SSL ja SpaceX olivat aloittaneet neuvottelut BulgariaSat-1:n laukaisemisesta osittain uudelleenkäytetyllä raketilla jonkin aikaa ennen SES-10:n laukaisua, ja saivat ne päätöksen jonkin aikaa lennon jälkeen. BulgariaSat-1:n laukaisu ei olisi tullut kyseeseen SpaceX ensimmäisellä uudelleenkäyttölennolla satelliitille hankittujen vakuutusten takia.

Satelliitti toimitettiin toukokuun alulla SSL:n tehtaalta Kalifornian Palo Altosta Floridan Cape Canaveraliin, missä sille tehtiin viimeiset laukaisua edeltävät testaukset ja ajoainesäiliöiden täyttö. Uudeksi laukaisuajankohdaksi arvioitiin tuolloin kesäkuun 2017 puoliväli.

Laukaisu 

Lennon ajankohta tarkentui ensin 15. kesäkuuta, mutta sitä jouduttiin lykkäämään ensin muutamalla päivällä 17. kesäkuuta. Raketin maakoekäytön viivästysten takia laukaisu siirtyi lauantailta maanantaille 19. kesäkuuta. Ensimmäisen vaiheen yhdeksän Merlin 1D -moottorin muutamia sekunteja kestänyt maakoekäyttö suoritettiin onnistuneesti torstai-iltana kello 18.25 paikallista aikaa (22.25 UTC). Laukaisu koki vielä yhden lykkäyksen perjantaille 23. kesäkuuta, sillä Falcon 9:n nokkakartion venttiilissä havaittiin 19. kesäkuuta ongelma, jonka korjaamiseksi venttiili jouduttiin vaihtamaan.

Raketti rullattiin odottamattomasti uudelleen laukaisualustalle 20. kesäkuuta, missä se nostettiin pystyyn liki 16 tunnin ajaksi ilman tarkempaa selitystä. 21. kesäkuuta tehdyt meteorologiset ennusteet antoivat 90 prosentin todennäköisyyden suotuisille sääolosuhteille perjantain kaksituntisen laukaisuikkunan ajaksi. Sunnuntain vara-ajankohdan suhteen suotuisien sääolosuhteiden todennäköisyys oli 80 prosenttia.

Laukaisun viimeiset valmistelut käynnistyivät aamuyöstä perjantaina raketin siirtämisellä laukaisualustalle, missä se nostettiin pystyyn kello 4.10 paikallista aikaa (8.10 UTC). Alun perin laukaisun oli tarkoitus tapahtua kaksituntisen aikaikkunan alulla kello 18.10 UTC-aikaa, mutta laukaisuhetkeä lykättiin tunnilla maajärjestelmien lisätarkastuksia varten.

SpaceX:n lennonjohto antoi hyväksyntänsä automaattisen lähtölaskennan aloittamiseen 73 minuuttia ennen laukaisua. RP-1-ajoainetankkien täyttö käynnistyi kolme minuuttia myöhemmin ja nestehapen täyttö noin 45 minuuttia ennen laukaisua.

Moottorien komponenttien esijäähdytys nestehapella käynnistyi noin viisi minuuttia ennen moottorien sytytystä. Raketti siirtyi kokonaan sisäisiin akkuihinsa noin kaksi minuuttia ennen laukaisua ja automaattinen itsetuhojärjestelmä (AFTS) aktivoitiin noin minuutti ennen lentoonlähtöä. Raketin ensimmäisen vaiheen yhdeksän Merlin 1D -moottoria käynnistyivät noin kolme sekuntia ennen laukaisua. Falcon 9 nousi Kennedyn avaruuskeskuksen laukaisukompleksi 39A:lta kello 19.10 UTC-aikaa moottorien saavutettua halutun tehon. Ensimmäinen vaihe sammutettiin noin 70 kilometrin korkeudessa Perjantain laskeutuminen teki BulgariaSat-1-laukaisun rakettivaiheesta ensimmäisen, joka oli laskeutunut SpaceX:n molemmille ASDS-lautoille. kahden minuutin ja 36 sekunnin lennon jälkeen. Toinen rakettivaihe irtautui ensimmäisestä neljä sekuntia myöhemmin, ja sen Merlin 1D Vacuum -moottori käynnistyi seitsemän sekuntia irtautumisen jälkeen. Satelliittia nousun aikana suojannut nokkakartio irtautui 53 sekuntia toisen vaiheen käynnistämisen jälkeen.

Ensimmäinen rakettivaihe käänsi moottorinsa menosuuntaa kohti, jatkaen ballistisella radallaan kohti 680 kilometriä laukaisupaikalta sijainnutta kelluvaa laskeutumisalustaa. Rakettivaihe aloitti 19 sekuntia kestäneen kolmimoottorisen paluupolttonsa () noin kuusi ja puoli minuuttia lentoonlähdön jälkeen. Ilmakehään paluu oli aiempiin lentoihin nähden raskain rakettivaiheen kokeman rasitusten ja kitkavoimien aiheuttaman kuumentumisen osalta. Rajallisten polttoainevarantojen takia laskeutuminen tehtiin kolmella moottoria käyttävällä raskaammalla poltolla painovoimahäviöiden minimoimiseksi. Rakettivaihe teki onnistuneen laskeutumisen Atlantilla odottaneelle ASDS-lautalle Of Course I Still Love You, vaikka SpaceX:n toimitusjohtaja Elon Musk oli ennen laukaisua arvellut, että laskeutumisen epäonnistuminen oli hyvin todennäköistä. Musk totesi myöhemmin laskeutumisen olleen niin kova, että rakettivaiheen laskeutumisjalkoihin kovia laskeutumisia varten asennetut törmäysvyöhykkeet olivat musertuneet liki kokonaan. ASDS:n kyydissä oli BulgariaSat-1-laukaisun yhteydessä ensi kertaa ”roomba”-lempinimen saanut robotti, jota oli ilmeisesti tarkoitus käyttää laskeutuneen rakettivaiheen kiinnittämiseen lautan kanteen. Robotin oli tarkoitus poistaa tarve ihmistyöntekijöiden käyttöön mahdollisesti epävakaassa tilassa olevan rakettivaiheen kiinnityksessä.

SpaceX oli testannut myös rakettiensa nokkakartioiden talteenottoa joillakin aiemmista lennoista. Oli tosin epäselvää, oliko BulgariaSat-1:n laukaisulla käytetty nokkakartio varustettu talteenottoon tarvittavilla laitteistoilla.

Toinen vaihe saavutti pysäköintiradan viiden minuutin ja 51 sekunnin polton jälkeen. Satelliitin ja rakettivaiheen pysäköintiradalta supersynkroniselle geostationaariselle siirtoradalle vienyt 65 sekunnin poltto tapahtui 18 minuuttia ja 10 sekuntia myöhemmin. Satelliitti irtautui rakettivaiheesta kuusi minuuttia ja 42 sekuntia moottorin sammuttamisen jälkeen. Toinen vaihe jäi satelliitin irtautumisen jälkeen hyvin elliptiselle kiertoradalle.

Lähteet

Aiheesta muualla 

BulgariaSatin verkkosivut

Geostationaarisen kiertoradan tietoliikennesatelliitit
Vuoden 2017 avaruustoiminta
SSL 1300 -runkoa käyttävät satelliitit