Pegasus XL готовится к воздушному запуску миссии Swift Boost для спасения космического телескопа НАСА

В своей первой миссии с 2021 года ракета Northrop Grumman Pegasus XL готовится к воздушному запуску с борта самолета Lockheed L-1011 TriStar Stargazer. На борту Pegasus XL находится миссия НАСА Swift Boost, которая использует роботизированный сервисный космический аппарат от Katalyst Space Technologies для повышения, или «поднятия», орбитальной высоты космической обсерватории НАСА Neil Gehrels Swift Observatory.

Pegasus XL будет отпущен с Stargazer во вторник, 30 июня, в 10:23 UTC над южной частью Тихого океана. Stargazer стартует с испытательного полигона противоракетной обороны имени Рональда Рейгана на атолле Кваджалейн на Маршалловых островах. Ракета зажжет свой твердотопливный двигатель через пять секунд после отделения от Stargazer.

Обсерватория НАСА Swift и снижение орбиты

Запущенная в ноябре 2004 года на ракете Delta II из Флориды, космическая обсерватория НАСА Neil Gehrels Swift Observatory, широко известная как Swift, представляет собой космический телескоп, предназначенный для наблюдения за гамма-всплесками и их рентгеновскими, ультрафиолетовыми и видимыми послесвечениями. Гамма-всплески — это самые яркие и энергичные взрывы во Вселенной, которые могут длиться от миллисекунд до часов. Считается, что всплески чаще всего происходят от сверхновых — взрывов массивных звезд в конце их жизненного цикла.

Являясь преемником Обсерватории гамма-лучей Комптон НАСА, которая функционировала с 1991 по 2000 год, Swift способна обнаруживать 100 гамма-всплесков в год и имеет более чем вдвое большую чувствительность обнаружения по сравнению с Комптон.

При запуске предполагалось, что Swift проработает два года, изучая исключительно гамма-всплески. Однако, поскольку космический аппарат продолжал функционировать в хорошем состоянии после 2006 года, команды НАСА продолжили поддержку миссии и расширили ее научные задачи, включив наблюдения за всеми астрофизическими транзиентными явлениями в различных длинах волн.

Swift обнаружила свой 500-й гамма-всплеск в мае 2010 года, а затем 1000-й — в октябре 2015 года. На момент публикации Swift зарегистрировала 1760 гамма-всплесков, причем 11 из них — только в 2026 году.

Когда Swift была запущена в 2004 году, ракета Delta II вывела ее на круговую низкую околоземную орбиту (НОО) с высотой перигея (самая низкая точка орбиты) 585 км и высотой апогея (самая высокая точка орбиты) 604 км при наклонении 20,60 градуса. Однако, хотя НОО технически находится выше линии Кармана, самые внешние слои атмосферы Земли все еще проникают в орбитальную область НОО. Таким образом, космические аппараты, движущиеся на этих высотах, могут взаимодействовать с атмосферой, и их орбиты деградируют из-за атмосферного торможения.

Swift, находящаяся на НОО, подверглась значительному снижению орбиты из-за атмосферного торможения. За 21 год работы на НОО высота перигея Swift снизилась до 373 км, а апогея — до 378 км. Международная космическая станция, расположенная на НОО 413 на 422 км, сталкивается с той же проблемой и использует грузовые и пилотируемые космические корабли для поднятия своей орбитальной высоты, чтобы предотвратить вход в атмосферу Земли. Космические шаттлы делали то же самое для космического телескопа Хаббл во время миссий по его обслуживанию.

Однако Swift не имеет возможности использовать прилетающие аппараты для поднятия своей орбиты, которая снизилась быстрее, чем ожидалось, из-за повышенной солнечной активности в последние несколько лет. Без орбитального поднятия у Swift есть 90% шанс войти в атмосферу Земли до конца 2026 года. Поскольку космический аппарат находится в рабочем состоянии и продолжает передавать полезные научные данные, НАСА обратилось к частному космическому сектору в поисках решений для спасения телескопа.

Миссия Swift Boost и космический аппарат LINK компании Katalyst

В рамках программы агентства Small Business Innovation Research НАСА заключило контракт на 30 миллионов долларов с Katalyst Space Technologies в сентябре 2025 года на разработку космического аппарата, способного поднять орбиту Swift. Хотя основная цель миссии — поднять орбиту Swift, она также послужит технологической демонстрацией для будущих миссий, которые могли бы обслуживать и «спасать» научно важные космические аппараты.

«Учитывая, как быстро снижается орбита Swift, мы участвуем в гонке со временем, но, используя уже разрабатываемые коммерческие технологии, мы справляемся с этой задачей. Это дальновидный, толерантный к риску подход для НАСА. Попытка поднятия орбиты одновременно более экономична, чем замена возможностей Swift новой миссией, и выгодна для страны, поскольку расширяет использование спутникового обслуживания на новый и более широкий класс космических аппаратов», — заявил Шон Домагал-Голдман, директор отдела астрофизики НАСА, в пресс-релизе от сентября 2025 года.

На момент выбора НАСА, Katalyst уже разрабатывала роботизированный сервисный космический аппарат с запланированной демонстрационной миссией в 2026 году. Миссия Swift Boost послужит демонстрационной миссией для будущего сервисного космического аппарата компании NEXUS, который будет способен обслуживать несколько космических аппаратов на различных орбитах. По данным НАСА, миссия станет «первым случаем, когда коммерческий роботизированный космический аппарат захватывает непилотируемый правительственный спутник, который изначально не был разработан для обслуживания в космосе».

Для миссии Swift Boost Katalyst использует свой сервисный космический аппарат LINK, чтобы сблизиться, осмотреть, состыковаться и поднять орбиту Swift. Разработка LINK была значительно ускорена после заключения контракта на миссию, и космический аппарат завершил экологические испытания в мае 2026 года, всего восемь месяцев спустя.

LINK будет использовать три роботизированных манипулятора с параллельной кинематикой для взаимодействия со Swift; каждая из трех рук оснащена лидарным датчиком и захватами. Космический аппарат сможет захватывать и выполнять миссию всего одной рукой, но будет использовать все три для лучшего контроля. Учитывая, что Swift не была разработана с портом для стыковки для обслуживания, LINK будет использовать фланцы для наземного обслуживания на платформе Swift для «стыковки» с космическим аппаратом. Перед стыковкой два космических аппарата скоординируют свое положение, чтобы LINK мог визуально осмотреть точки стыковки и убедиться, что они не заблокированы.

Точная процедура стыковки, которую будет выполнять LINK, была протестирована и подтверждена на воздушном стенде с использованием макетной модели Swift. LINK имеет возможность прервать попытку стыковки и повторить ее.

Для самого поднятия LINK оснащен тремя холловскими двигателями, использующими ксеноновое топливо, и 16 двигателями системы управления реактивным движением. Каждый из холловских двигателей расположен под углом, чтобы выравниваться с центром масс LINK и Swift при стыковке. После поднятия — которое, в случае успеха, вернет Swift на ее первоначальную НОО высотой около 600 км — LINK отстыкуется, сойдет с орбиты и войдет в атмосферу Земли.

Ракета Pegasus XL компании Northrop Grumman была выбрана в качестве носителя для LINK из-за ее способности выводить космический аппарат на уникальную орбиту Swift с наклонением 20,6 градуса. Pegasus XL — это трехступенчатая ракета-носитель легкого класса, запускаемая горизонтально с борта самолета Lockheed L-1011 TriStar Stargazer. Первые три ступени ракеты используют твердое топливо: Orion 50SXL в качестве первой ступени, Orion 50XL — второй, и Orion 38 — третьей.

Pegasus XL является более мощным вариантом оригинальной ракеты Pegasus, которая впервые стартовала в апреле 1990 года. За время своей службы Pegasus и Pegasus XL осуществили 45 миссий, из них 40 успешных, три неудачных и две частично неудачных. Высота Pegasus XL составляет 17,6 м, диаметр — 1,28 м, и она способна выводить 450 кг на НОО высотой 200 км.

Pegasus XL был состыкован с Stargazer на объекте НАСА Wallops Flight Facility 12 июня, при этом LINK прибыл в Уоллопс 5 июня, а интеграция Pegasus XL была завершена 9 июня. Stargazer и Pegasus XL вылетели из Уоллопс на атолл Кваджалейн на Маршалловых островах 18 июня.

В день запуска Stargazer и Pegasus XL, с космическим аппаратом LINK, заключенным в обтекатель, вылетят с испытательного полигона противоракетной обороны имени Рональда Рейгана на атолле Кваджалейн. После полета над южной частью Тихого океана Pegasus XL будет отпущен с Stargazer во вторник, 30 июня, в 10:23 UTC. После пятисекундного свободного падения от Stargazer, Pegasus XL зажжет свою первую ступень, начав миссию Swift Boost.

На T+01:19 минуты первая ступень отработает и отделится, а вторая ступень зажжется на T+01:35 минуты. Вторая ступень будет гореть более минуты, отработка и отделение произойдут на T+02:50 минуты. Отделение головного обтекателя ожидается во время работы второй ступени на T+02:17 минуты. Затем Pegasus XL будет двигаться по инерции в течение нескольких минут, зажигая свою третью ступень на T+06:35 минуты. Отработка третьей ступени ожидается на T+07:44 минуты, а развертывание LINK — на T+12:44 минуты.

Проверки LINK начнутся сразу после развертывания и продлятся две недели. Затем космический аппарат проведет две-три недели на сближение и осмотр Swift, после чего еще одну-две недели будет стыковаться с телескопом. Фаза поднятия орбиты миссии, как ожидается, продлится около трех месяцев, а повторный ввод Swift в эксплуатацию после поднятия займет около месяца.

Миссия Swift Boost станет 46-й и, предположительно, последней миссией для ракеты Pegasus XL. Эта миссия также станет первой для ракеты с момента миссии Odyssey (TacRL-2) в июне 2021 года и 156-й общей попыткой орбитального запуска в 2026 году.