• РЕГИСТРАЦИЯ

Орбитальное обслуживание — фантастика ставшая реальностью

1 1720

25 февраля 2020 года на расстоянии 36 тысяч километров от Земли космический аппарат MEV-1 сблизился с телекоммуникационным аппаратом Intelsat 901 и схватил его, чтобы вернуть на «правильную» орбиту. Это должно продлить жизнь старому спутнику еще как минимум на пять лет. По просьбе «Медузы» рассказал насколько важно это достижение для космонавтики и космической экономики.

Идея о том, что работающие в космосе аппараты придется ремонтировать не нова, почти в каждом фантастическом произведении про космические перелеты есть эпизод с ремонтными работами в вакууме. Поначалу ремонт, дозаправку, возвращение, а при необходимости и захват космических аппаратов возлагали на людей. Для этих целей в том числе предполагали использовать орбитальные самолеты Dyna Soar и «Спираль», и на практике опробовали в экспедициях Space Shuttle. Наиболее известен ремонт и модернизация космического телескопа Hubble, хотя шаттлы выполняли и другую похожую работу.

Современные спутники могут работать на орбите по два десятка лет и даже больше. Надежность космической электроники уже давно не является главным ограничителем их срока эксплуатации: сейчас на время жизни аппарата влияют прежде всего торможение о верхние слои атмосферы, а на высоких орбитах — расход топлива.

Разумеется, операторам спутниковых услуг выгодно, чтобы их аппараты работали как можно дольше. Продление работы аппаратов может стать доходным бизнесом с десятками клиентов, ведь каждый год работы спутника приносит оператору десятки миллионов долларов. Например, теперь Intelsat 901 с присоединенным MEV-1 не будет выведен из строя, а прослужит еще примерно пять лет. А затем MEV-1 отправится продлевать жизнь другому аппарату.



Как правило, спутники Земли движутся по видимому небосводу, когда вращаются вокруг нашей планеты. Но на высоте примерно 36 тысяч километров спутник оборачивается вокруг Земли ровно за 24 часа — то есть за то же время, за которое Земля обращается вокруг собственной оси. Если при этом он движется в плоскости экватора, то при взгляде с Земли будет казаться, что спутник стоит всегда на одном и том же месте.



Орбита такого типа называется геостационарной (ГСО), и она особенно выгодна для телевещания и передачи данных, поскольку только на ней источник радиосигнала «висит» в одной точке, выступая постоянным ретранслятором, и может пересылать информацию на целое полушарие планеты.

Положение геостационарного спутника называют «точка стояния», и ее удержание требует топлива. Когда баки пустеют, спутник отправляют чуть дальше от Земли, на так называемую «орбиту захоронения», где он не будет работать, но и не будет мешать следующим поколениям аппаратов на ГСО. Так происходит даже в том случае, если во всех других отношениях (помимо количества топлива) аппарат полностью технически исправен.

Таким образом, на орбите захоронения вокруг нашей планеты постепенно формируется рукотворное кольцо, и астрономы-любители иногда снимают этот бесконечный хоровод — хотя до красоты колец Сатурна нам пока далеко.



История MEV-1 — не первый пример технического обслуживания на орбите. Однако до сих пор оно всегда требовало участия человека и, как следствие, значительных ресурсов.

До того как началось обслуживание беспилотных спутников, человеческие руки помогли спасти американскую станцию Skylab и советский «Салют-7».



Дальнейший опыт показал, что ремонт — одна из самых важных ролей человека в космосе, которую пока заменить не удавалось. Антропоморфные роботы Robonaut и «Федор» запускались на Международную космическую станцию с целью оценить их перспективы в замене человека — но в космосе они оказались скорее бесполезными игрушками чем реальной заменой человека.



Существенно больше пользы на МКС принес роботизированный манипулятор Dextre, установленный на руке-кране Canadarm 2. Его доставили на МКС в 2008 году и с тех пор он работает на внешней части станции. С его помощью запускаются малые космические аппараты с американского сегмента МКС и проводятся несложные технические операции, например, размещается полезная нагрузка и заменяется некоторое оборудование.

К сожалению, любая работа с участием человека в космосе несоизмеримо дороже любого спутника. То есть технически ремонт на орбите возможен уже сейчас, но сделать его экономически целесообразным для коммерческих спутников раньше не удавалось. До настоящего времени.

Сложности здесь начинаются еще до начала ремонта, ведь прежде всего надо пристыковаться к свободно летающему аппарату.

Первая полностью автоматическая стыковка двух космических аппаратов прошла еще в 1967 году между советскими «Космос-186» и «Космос-188». По сути это были два беспилотных варианта кораблей «Союз». С тех пор и по сей день уже российские «Союзы» стыкуются со станциями автоматически. Но даже сейчас в таком случае в корабле сидит человек, готовый перехватить управление в случае нештатной ситуации, и корабль со станцией оборудованы необходимым для ручной или автоматической стыковки оборудованием: узлами и системой сближения.

Первый эксперимент по сближению, стыковке и обслуживанию одного автоматического аппарата другим проводился еще в 2007 году. На низкой околоземной орбите аппарат Orbital Express разделился на две части, которые разлетелись на 400 км, а потом одна догнала вторую, захватила её манипулятором и произвела детальный осмотр камерой на другой «руке».

Также на Orbital Express опробовали замену бортового компьютера и переустановку программного обеспечения.

Однако о коммерческом использовании этой технологии речи не шло — разработка поддерживалась в США на деньги военного агентства DARPA, а для военных тема орбитального обслуживания, кроме заправки и ремонта своих спутников, была интересна еще и потенциальной возможностью захвата и подключения к орбитальным коммуникациям противника.

Что касается не просто стыковки, но и орбитальной заправки, то эта технология отрабатывалась на МКС c 2013 по 2018 годы. В ходе испытаний робот Dextre имитировал заправку спутника: перерезал проволочную пломбу «бензобака», сворачивал заглушку, накручивал переходник для заправки и заправлял «спутник» топливом. С токсичным жидким топливом все прошло успешно, а вот с криогенным метаном начались проблемы, которые не удалось решить до сих пор. Однако даже успешные эксперименты были очень далеки от коммерческого применения, хотя и приближали к нему.



Всерьез о заправке в космосе именно как о бизнесе задумалась канадская компания MDA в 2011 году. Она сразу обозначила свои приоритеты: сначала отработать технологию на госконтракте, а потом уже предлагать ее как коммерческую услугу. Заказа пришлось ждать долго, пока DARPA развивала свой отдельный проект Phoenix. Идея DARPA была еще более радикальна, чем у MDA — военные хотели создавать на орбите «спутники-Франкенштейны» из доставляемых новых модулей и старых деталей, которые уже свое отслужили.



В конечном счете, проект Phoenix переименовали в Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites, а контракт на разработку спутника-ремонтника получило американское подразделение MDA. По некоторым оценкам, на разработку потрачено более 200 миллионов долларов, хотя аппарат так и не полетел.

Тем временем, конкуренты MDA из компании ATK (потом они стали Orbital ATK, а затем вошли в концерн Northrop Grumman) сделали свою систему: Mission Extension Vehicle. Их решение оказалось проще всех предыдущих — оно практически не нарушает конструкцию обслуживаемого аппарата и не предполагает заправки. Обслуживающий аппарат просто закрепляется на спутнике, орбиту которого нужно исправить, и становится на время его частью.





Northrop Grumman не разглашает стоимость MEV-1, поэтому сейчас сложно оценить экономическую эффективность такого бизнеса. Впрочем, аппарат создавался на серийной спутниковой платформе, а использующаяся в нем система стыковки максимально проста — никаких манипуляторов и заправочных кранов. Фактически это буксир, а не заправочный танкер. К тому же аппарат запускался попутно на российской ракете «Протон-М», что также позволило сэкономить.

Благодаря электроракетным двигателям платформа «спасателя» имеет больше возможностей перемещения по сравнению с аппаратами на химической тяге. И, конечно, спутники MEV существенно дешевле телекоммуникационных аппаратов, которые они призваны обслуживать — стоимость последних составляет около 200-300 миллионов долларов. Впрочем, нельзя исключать, что Northrop Grumman претендует на будущие государственные контракты, и на первом испытании позволила себе демпинг.

Хотя успех MEV-1 очевиден, его влияние на коммерческий рынок имеет двойственное значение. Он помогает операторам спутников, но подрывает бизнес их производителей. Тут как в автопроме — никто не заинтересован в выпуске вечной машины, поскольку не хочет терять будущих покупателей. Производители телекоммуникационных спутников и так находятся в кризисе: спрос падает из-за распространения оптоволоконных наземных сетей, а аппараты на орбите часто превышают свой рабочий ресурс. Кроме того, грядут перемены из-за низкоорбитальных группировок глобального спутникового интернета OneWeb и Starlink, поэтому конкурирующим с ними геостационарам придется нелегко.

https://zelenyikot.livej...

Неофициальный блог

    "Можно разбить "Южмаш" сверху, а внизу будет все работать": Первое боевое применение межконтинентальной убийцы ПРО

    Русские ударили по Украине ракетой-носителем ядерного оружия. Под раздачу попало легендарное космическое предприятие. НАТО пока переваривает новость. Подробности читайте в материале "Но...

    Реакция на пуск "Орешника"
    • pretty
    • Сегодня 07:00
    • В топе

    Австрийский журналист Крис Вебер: Россия запускает неядерную межконтинентальную баллистическую ракету в качестве предупреждения о недопустимости дальнейшей эскалации.Фракция поджигателей войны го...

    Двести Хиросим

    Новая вундерваффе прилетела в завод Южмаш. Это шесть раздельных блоков по шесть боеголовок в каждом - хотя, поговаривают, их может быть и 8х8, что зависит от конфигурации и задач. Пока ...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Зелёный кот 27 августа 18:45

      Polaris Dawn — самый сложный частный космический полёт

      Уже завтра готовится запуск космического корабля Crew Dragon с экипажем из четырех человек. Это будет частный автономный орбитальный космический полёт, на частном космическом корабле с выходом в открытый космос в скафандрах, разработанных частной компанией. Более того, корабль с экипажем должен достичь высоты, на которую не поднимались люди с 1972 года. Ком...
      1149
      Зелёный кот 25 октября 2022 г. 17:03

      Почему Илон Маск поддерживает Россию?

      Илона Маска в последнее время вспоминают не только благодаря его успехам в освоении космоса. Он сделал немало заявлений, которые выражают его симпатии к России, несмотря на происходящие события, и прежние высказывания российских политиков, журналистов и блогеров в его адрес. Почему же американский предприниматель так положительно настроен к России и к Путину? Напис...
      1609
      Зелёный кот 11 февраля 2022 г. 10:37

      Как запустить свой спутник

      Что нужно, чтобы запустить свой собственный космический аппарат на околоземную орбиту? Кто-то скажет, что нужна ракета. В целом верно, но если переходить от теории к практике, то чаще всего владельцу спутника для запуска в космос собственная ракета не нужна. Например, на Земле для перемещения из пункта А в пункт В не обязательно покупать автомобиль, поскольку есть...
      610
      Зелёный кот 13 ноября 2021 г. 10:08

      Как в Самаре создают будущую российскую ракету

      Новая российская ракета «Союз-5» разрабатывается с применением современной технологии — сварки трением с перемешиванием. Недавно я рассказывал, как в Подмосковье специалисты компании S7 Space для своей ракеты осваивают такую сварку. Теперь же удалось стать свидетелем первых шагов в постижении этой технологии уже на государственном ракет...
      1775
      Зелёный кот 17 сентября 2021 г. 11:45

      Когда Россия уйдет с МКС?

      Российский сегмент Международной космической станции недавно пополнился модулем «Наука», а на Байконуре готовится к запуску ещё Узловой модуль. Однако, официальные лица в России периодически говорят об уходе с МКС. Что же ждет нашу пилотируемую космонавтику в ближайшие годы, и, что будет с самым дорогим космическим проектом человечества? С осени про...
      1089
      Зелёный кот 6 сентября 2021 г. 10:31

      Индия сфотографировала лунный модуль «Аполлона». Снова

      Индийские ученые показали снимок места посадки Apollo 11 на Луне, где видна нижняя ступень лунного модуля. Сейчас у индийцев самая «дальнобойная» камера на орбите Луны, установленная на автоматической межпланетной станции Chandrayaan 2. Аппарат продолжает успешную работу, поэтому снимков может быть больше. 3 сентября 2021 года на онлайн-конференции ...
      2044
      Зелёный кот 13 июля 2021 г. 11:14

      Проект Лунного микроспутника готов! Что дальше?

      В 2015 году я предложил спроектировать космический аппарат для фотосъемки следов американцев на Луне. На эту работу 1232 человека в сумме скинулись на 1,75 млн руб. Пять с половиной лет ушло на поиск оптимальной конструкции и расчеты всех обстоятельств полёта. В июне 2021-го мы завершили проектирование Лунного микроспутника, провели презентацию, и спонсоры пр...
      1371
      Зелёный кот 11 июля 2021 г. 16:20

      Ричард Брэнсон не летит в космос, но окажется где-то поблизости

      Сегодня должен состояться первый полёт туристического ракетоплана SpaceShipTwo с полным пассажирским салоном. Основатель компании Virgin Galactic миллионер Ричард Брэнсон входит в число пассажиров. Компания практически пятнадцать лет разрабатывала и испытывала ракетоплан и теперь готова предлагать услуги всем желающим приблизиться к космосу. Правда официального...
      3804
      Зелёный кот 6 июля 2021 г. 11:40

      «Рождение планеты Земля» в Московском планетарии

      В Московский Планетарии сейчас идет пока полнокупольного фильма «Рождение планеты Земля». В фильме можно увидеть основные этапы появления нашей Солнечной системы, зарождения планеты Земля, формирование Луны... В фильме подробно и последовательно показан период от начала нашей планеты до возникновения жизни на ней. Сферическое видео дае...
      500
      Зелёный кот 2 апреля 2021 г. 11:48

      От форпостов к факториям: какая орбитальная станция нужна России

      35 лет назад на околоземную орбиту был запущен базовый блок многомодульной долговременной орбитальной станции «Мир». Станция проработала более 15 лет, на ней побывали 104 космонавта из 12 стран, которые поставили более 23 000 экспериментов, но в 2001 году ее работа прекратилась. После нее у России не было своих национальных станций, а пилотируемые поле...
      1722
      Зелёный кот 3 февраля 2021 г. 09:31

      Неудачная посадка

      Очередной испытательный полет прототипа Starship на высоту 10 км завершился огненным шаром. Частная компания SpaceX продолжает испытания технологии посадки будущего космического корабля. Размер Starship примерно как у Space Shuttle, но в отличие от своего многоразового предшественника, новичок из нержавеющей стали готовится к вертикальной посадке. Пока не всегда у...
      2472
      Зелёный кот 14 декабря 2020 г. 21:44

      Второй испытательный пуск тяжелой "Ангары"

      Тяжелая «Ангара» успешно полетела во второй раз, и вывела вторую болванку на геостационарную орбиту, и это хорошо. Это значит, что Россия остается в «высшей ракетной лиге» стран, которым доступна эта орбита. Если б не «Ангара», то с окончанием ракет «Протон» мы бы лишились такой возможности. Старт прошел еще у...
      2522
      Зелёный кот 10 декабря 2020 г. 09:55

      Эпичный полет и взрыв прототипа Starship SpaceX

      Старт на 1:48:10 "Ракета SpaceX в очередной раз взорвалась" сегодня напишут в наших СМИ, скромно спрятав под кат факт успешного испытания всех этапов её полета. Гигантская ракета, 9 метров в диаметре и 50 метров в высоту, смогла подняться на 12 км используя три кислород-метановых двигателя Raptor. На высоте ракетные двигатели поочередно отключились, а...
      5167
      Зелёный кот 5 декабря 2020 г. 10:15

      Крушение легенды: фото и видео разрушения радиотелескопа Arecibo

      Уникальный трехсотметровый радиотелескоп обсерватории Arecibo в Пуэрто-Рико практически уничтожен в момент непреднамеренного обрыва тросов и обрушения платформы на главное зеркало. Этот радиотелескоп участвовал в проекте SETI по поиску внеземного разума, сумел найти первую внесолнечную планету, нашел ледники на полюсах Меркурия и следил за пролетающими астероидами...
      1350
      Зелёный кот 23 ноября 2020 г. 12:01

      Ограбление Луны по-китайски

        Пока американские и российские политики спорят о праве собственности на Луну, Китай уже приступил к её присвоению. Сегодня стартует автоматическая межпланетная станция Chang'e 5, которая должна до конца года доставить на Землю до 2 кг лунного грунта. Первый грунт с Луны весом 21,5 кг был доставлен экспедицией Apollo 11 в 1969 году. Его частям...
      1909
      Зелёный кот 16 ноября 2020 г. 11:32

      Второй первый полет Crew Dragon

      Сегодня стартует первый стандартный полет американского космического корабля Crew Dragon с экипажем из четырех человек. Это его второй пилотируемый полет. Первая испытательная экспедиция стартовала 30 мая, и завершилась 3 августа. Сегодняшний полет для корабля первый, но в дальнейшем предполагается их многоразовое использование. Также во время старта пос...
      1859
      Зелёный кот 12 октября 2020 г. 09:25

      Водоросли, танкер и шторм против Камчатки

      Проясняется ситуация с отравлением Халактырского пляжа и бухты Авачинской на Камчатке. После переполоха поднятого в соцсетях туда приехали все службы и ученые какие только смогли, и провели бесконечное количество анализов. Оперативная информация выкладывается в официальном телеграм-канале. До конца все причины и факторы не определены, но пока однозначно,...
      2203
      Зелёный кот 14 сентября 2020 г. 11:33

      «Морской старт»: возвращение блудного космодрома

      На Дальнем Востоке, порту Славянка, у списанных плавучих доков и стареньких буксиров, над серыми пятиэтажками инопланетной белоснежной громадой возвышается «Морской старт». Плавучий стартовый комплекс космических ракет состоит из двух судов Sea Launch Commander и Odyssey. Более двадцати лет своей активной жизни они провели неподалеку от Лос-Анджелеса, ...
      1807
      Зелёный кот 2 августа 2020 г. 21:11

      Посадка пилотируемого Crew Dragon

      Сегодня завершается первая за 9 лет полностью американская пилотируемая космическая экспедиция. Космический корабль Crew Dragon на ракете Falcon 9 стартовал с мыса Канаверал 30 мая, и спустя два месяца возвращается на Землю. Экипаж корабля: астронавты Даг Херли и Боб Бенкен. Посадка ожидается около 21:40 МСК у берегов Флориды. Трансляция уже идет. Корабль уже о...
      3828
      Зелёный кот 7 июля 2020 г. 20:05

      Солнечная система, вид из Москвы

      На днях я рассказал про Парад планет, который доступен для наблюдения в вечернее и ночное время. Чтобы не быть голословным я прихватил свою фототехнику, и отправился на охоту практически в центре Москвы. В результате удалось снять большую часть планет Солнечной системы, за исключением Урана и Меркурия, а утром еще и комету поймал. Начались наблюдения с шик...
      2547
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика