Более 1100 спутников находятся прямо сейчас на земной орбите. Они передают телевизионный сигнал и телефонные звонки, собирают научные данные и шпионят за вражеской территорией. Большинство из них довольно дорогие: десятки или сотни миллионов долларов требуются для разработки, постройки и запуска.
Обидно, когда такой спутник выходит из строя всего через несколько лет эксплуатации из-за нештатной ситуации: утечки топлива или поломки. NASA раздумывает над тем, как исправить ситуацию. Например, можно построить орбитальную станцию для обслуживания, ремонта и дозаправки спутников.
«Есть ли способ совместной работы людей и роботов, чтобы увеличить время полезной эксплуатации спутников, ремонтируя их и не давая топливу выливаться, и наоборот, дозаправляя, закупоривая и отправляя обратно на орбиту?» — задаётся вопросом Бенджамин Рид (Benjamin Reed), заместитель директора Программы управления спутникового обслуживания (Satellite Servicing Program Office) Центра космических полётов имени Годдарда в NASA. И сразу же отвечает: «Да. У нас есть технологии, чтобы сделать это».
Астронавты NASA на Международной космической станции уже выполняли две тренировочные миссии по дозаправке спутников в 2011 и 2014 годах. В то же время инженеры Центра им. Годдарда работали над созданием новых типов топливных форсунок, а также других необходимых инструментов для оснащения роботов: кусачки, свёрла и т. д.
Кроме того, сконструирован шестиметровый макет спутника Landsat-7 для обкатки манёвров по сближению и стыковке, необходимых для дозаправки спутников на орбите.
Среди других разработанных технологий — лазерный сенсор Raven, который выдаёт точную орбитальную траекторию приближающихся объектов. Это ключевая деталь для двух относительно небольших спутников, которые собираются стыковаться, чтобы вставить топливную форсунку в отверстие всего нескольких сантиметров в диаметре.
Замена насадки на спутниковой топливной форсунке
Бенджамин Рид считает, что такие сервисные станции NASA могут летать на низкой орбите и подключаться к спутникам, которым нужна дозаправка или настройка.
Некоторые из технологий для такой станции могут использоваться параллельно в другой программе Asteroid Redirect Mission, в которой NASA надеется посадить модуль на поверхность астероида, а затем отколоть большой кусок и направить к Земле для изучения и добычи полезных материалов. Эта программа уже профинансирована и назначена на декабрь 2020 года.
NASA говорит, что больший интерес к созданию спутниковой сервисной станции проявляют коммерческие компании, а не сама NASA. На орбите находится около 360 коммерческих спутников.
К тому же, следует решить и ряд юридических вопросов, прежде чем начинать. Что будет, если сервисная станция случайно повредит коммерческий спутник и выведет его из строя, или отправит на орбиту другого спутника в результате неудачной стыковки? Заставят ли космическое агентство оплачивать расходы и платить неустойку? Нужно создать какую-то систему страхования от подобных ситуаций.
Комментарии (24)
amartology
21.06.2015 12:27+1Самые важные и дорогие (в том числе с точки зрения стоимости запуска) телекоммуникационные спутники летают на геостационарной орбите, в семьдесят раз выше орбиты МКС. Человек не может долго находиться на геостационаре — и из-за радиации, и из-за технических сложностей со снабжением, и из-за того, что выводить обитаемый модуль так высоко просто нечем.
Так что сейчас все эти рассуждения про ремонт на орбите — просто софистика.
Grox
24.06.2015 00:47Зачем для ремонта чего-то на орбите человек, если на МКС уже есть робот с достаточным количеством степеней свободы? А если не привязываться к человеческой форме, то роботов манипуляторов масса. Дистанционно операции на сердце делают, каких то больших сложностей по починке на орбите не будет.
corvus
22.06.2015 07:59Или стыковаться и делать разное с вражескими спутниками, например. Менять их орбиту, выводить из строя, потенциально — перехватывать управление.
Novitsky
04.07.2015 03:03Если бы было все так просто, то уже давно по такой технологии убирали бы космический мусор. Дрон состыковался со спутником (или просто захватил его), отнес его к контейнеру и дальше, за следующим.
Hottaby4
Сложно это представить в реальности, спутники находятся на разных орбитах, движутся с разными скоростями… Маневры по сближению будут требовать слишком много топлива…
extempl
Но тем не менее гораздо меньше, чем требует замена и повторный вывод вышедшего из строя спутника.
Думаю, топливные запасы у спутников не должны быть большими, можно посылать небольших дронов к спутникам.
heathen
Должно быть, не больше, чем строительство и запуск полностью нового спутника?
Стоимость нового спутника — $300-350 млн с учётом стоимости вывода на орбиту. Расчётный срок службы новых спутников — 15 лет (по-крайней мере, некоторых), что к концу срока службы составит порядка $40-43 млн. долларов в год с учётом ставки дисконтирования в 3% годовых. Продление срока эксплуатации одного спутника хотя бы на два года с лихвой окупит запуск отдельной ракеты с топливом и запчастями для ремонта. А если этих спутников будет десяток? А если можно будет модернизировать начинку сутников для приведения их в соответствие современным технологиям и требованиям к пропускной способности?
institor
Речь идет не об экономической целесообразности, а о бессердечной физике и ограничениях технологии.
lozga
На низкой орбите, да, неэффективно. А для геостационарной может и оказаться выгодным. Там, когда топливо кончается, спутник уходит с точки стояния из-за воздействия Луны и становится бесполезным, даже если остается полностью исправным.
amartology
Насколько дёшево это должно быть, чтобы стать выгоднее заливания в спутник большего количества топлива при запуске?
Сколько нужно потратить топлива, чтобы вывести большую заправочную станцию на одну орбиту со спутником, а потом увести обратно?
У меня в голове никак не сходятся стоимости всего этого так, чтобы это было экономически выгоднее, чем просто запустить новый спутник или на старте залить в старый больше топлива.
lozga
Залить больше топлива не получится — грузоподъемность ракеты-носителя ограничена. Расчеты на коленке не сделаешь, подождем развития проектов. Заправочная инфраструктура может оказаться как выгодной, так и ошибочной.
isden
Может быть в планах будет производство топлива прямо на орбите. Компоненты для синтеза можно добывать из астероидов.
amartology
Ммм, тогда давайте сравним стоимость доработки спутника, уменьшающей массу так, чтобы можно было залить больше топлива, и стоимость вот такой вот направляющей конструкции.
Понятно, что надо считать, а не прикидывать на коленке, но мне просто видится тут несколько фундаментальных проблем.
heathen
… интересно, почему у меня в автомобиле бак всего на 50 литров, а не на тонну?..
amartology
Думаю, это потому, что ближайшая автозаправка находится в десятке километров, а не в тысяче. У австралийских автопоездов, которые пустыню пересекают, тонна топлива — обычное дело.
heathen
А я думаю, это потому, что неудобно возить с собой тонну топлива, если ты ездишь на легковом автомобиле, это делает невозможным реализацию задач, которые стоят перед легковым автомобилем. Поэтому строят заправки на расстоянии 10 километров, а не в тысяче. Причина и следствие в вашем ответе перепутаны. Это заправка здесь, потому что у меня бак маленький и большим его сделать нельзя, а не бак маленький, потому что заправка рядом.
Почему у Су-27 топлива 9.4 тонны, а не 20, ведь это могло бы увеличить дальность полёта? Потому что тогда появятся другие проблемы, и дешевле построить и запустить в воздух дозаправщик, чем увеличивать ёмкость топливной системы основного самолёта.
amartology
Простите, но есть существенная разница между 10 и 20 тоннами топлива для двадцатитонного самолета и между 50 и 100 литрами топлива для полуторатонного автомобиля.
Кроме того, затраты топлива спутника на то, чтобы доехать до заправки, могут быть недопустимо большими. Европейский спутник недавно после аварии ракеты довыводили на нужную орбиту и потратили бОльшую часть топлива на это, сократив САС в несколько раз. А если делать многоразовую заправочную станцию, то она будет слишком большой, чтобы от спутника к спутнику летать — в смысле будет ей надо столько собственного топлива и топлива для заправки, что может выйдет дешевле строить новые спутники, чем выводить на орбиту такую махину.
heathen
Простите, но в моём варианте была тонна, а не 100 литров. 20 тонн в Су-27 — первая цифра, пришедшая в голову, потому что она с таким же успехом меняет характеристики устройства, что и 100 тонн.
А чтобы спутнику не пришлось лететь к заправке, предлагается, насколько я понимаю, заправку подгонять к спутнику: у заправки баки будут всяко больше, чем у спутника, и это будет — возможно — экономически оправдано. Топливо — дёшево. Спутники — дороги.