Блог

Aug 01, 2023

Наполни ее

Амбициозные планы по созданию заправочных станций в космосе могут продлить срок службы спутников

Амбициозные планы по созданию заправочных станций в космосе могут продлить срок службы спутников

В 21:20 весенним вечером.10 лет назад жители Фолклендских островов увидели огненный объект, пронесшийся по небу, развалившийся на части и упавший в сторону Южной Атлантики.

Спутник GOCE вернулся домой.

Европа запустила космический корабль весом в одну тонну для составления карты гравитационных полей Земли. Но гравитация смеялась последней, когда у GOCE (сокращение от Gravity Field и Steady-State Ocean Circulation Explorer) закончилось ксеноновое топливо для ионной двигательной системы, что сделало его неспособным поддерживать свою орбиту на высоте 139 миль над Землей.

Тем не менее учёные были в восторге. Они ожидали, что миссия GOCE продлится два года, но им удалось прожить четыре года благодаря более низкому, чем ожидалось, уровню потребления топлива. Это дополнительное время миссии позволило собрать самые точные данные о гравитации Земли.

Изображение художника европейского спутника Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer (GOCE), у которого закончилось топливо и он снова вошел в атмосферу в 2013 году. Заправочные станции могут позволить космическим агентствам продлить срок службы своих научных спутников. (AOES Medialab/ESA)

Но что, если бы у GOCE и других спутников не кончилось топливо? Что, если бы можно было пополнить их топливные баки на орбите, чтобы они могли продолжить свою миссию? Вопрос, первоначально спекулятивный, становится все более актуальным, поскольку космический мусор продолжает накапливаться, что представляет опасность как для спутников, так и для пилотов-космонавтов.

Лабораторные испытания показывают, что даже небольшой мусор может нанести серьезный ущерб. (ЕКА)

Не все спутники падают обратно на Землю в конце своего существования. Многие из них просто стали частью постоянно растущего орбитального поля мусора, которое, по данным НАСА, в настоящее время состоит из более чем 23 000 фрагментов размером больше мяча для софтбола, каждый из которых движется со скоростью до 27 500 миль в час. Более того, здесь находится примерно 100 миллионов кусочков мусора размером 0,04 дюйма и больше, а то и меньше. Мы достигли точки, когда обломки порождают еще больше обломков. В 2009 году два несуществующих спутника столкнулись, распавшись на более чем 2300 частей, достаточно больших, чтобы их можно было отследить.

Сегодня в эксплуатации продолжают работать более 4500 спутников, и их количество будет только увеличиваться, поскольку частные компании, такие как SpaceX и OneWeb, планируют продолжить запуск группировок из тысяч интернет-спутников в ближайшие годы.

«Мы пытаемся положить конец парадигме «один и готово», мышлению, согласно которому вы запускаете один космический корабль, он доживает свой срок, а затем вы просто строите другой, чтобы занять его место», — говорит Джилл Макгуайр, инженер космической робототехники в Центре космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который работал над историческими миссиями по ремонту Хаббла. Сейчас она возглавляет отдел проектов по разведке и космическим услугам, который управляет OSAM-1 (орбитальное обслуживание, сборка и производство) — предстоящей миссией, которая будет осуществлять роботизированную дозаправку спутника на орбите.

НАСА далеко не единственный игрок в этой области, но агентство стало пионером в этой области. В 2007 году в сотрудничестве с Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA), компаниями Boeing и Ball Aerospace НАСА запустило Orbital Express — совместную попытку дозаправки, в которой участвовали два специально построенных космических корабля и включались некоторые демонстрации обслуживания, такие как замена батареи. Затем, в 2011 году, НАСА запустило первую миссию по роботизированной дозаправке (RRM) — проект, состоящий из трех этапов и завершившийся в 2020 году. С помощью этой миссии НАСА стремилось продемонстрировать технологию, которая может быть применена к спутникам, не предназначенным для дозаправки.

Космический корабль НАСА OSAM-1 (слева) приближается к Landsat 7 (как видно на этом цифровом изображении). Миссия, запланированная на 2025 год, оценит, сможет ли OSAM-1 захватить быстродвижущийся спутник с помощью роботизированной руки и дозаправить его. (Нортроп Грумман)

«OSAM-1 будет очень похож на роботизированную миссию по дозаправке и будет включать в себя типичный клапан наполнения и слива на реальном спутнике», — говорит МакГуайр, добавляя, что миссия не будет сосредоточена только на дозаправке. «Для нас дозаправка — это всего лишь один из компонентов обслуживания. И это может означать изменение положения спутника, замену батарейного отсека или модернизацию прибора. Это также может означать ремонт стрелы солнечной батареи, которая не может развернуться».