Europejscy inżynierowie konstruują „lawety” dla satelitów – statki zdolne serwisować, naprawiać i tankować cenne urządzenia setki kilometrów nad Ziemią.
Dziś operatorzy satelitów mają niewiele możliwości, gdy ich sprzęt na orbicie wyczerpie paliwo, uszkodzone zostaną panele słoneczne albo działanie uniemożliwią błędy systemowe.
REKLAMA
REKLAMA
Niektóre problemy z oprogramowaniem da się usunąć z Ziemi, inżynierowie potrafią też obejść część usterek sprzętowych. Zasadniczo jednak, gdy satelita wymaga przeglądu, w kosmosie nie ma numeru do serwisu naprawczego.
W efekcie wiele starszych satelitów trafia na tzw. orbity cmentarne. W najgorszym razie zaczynają dryfować i chaotycznie wirować, zagrażając innym urządzeniom na orbicie i zwiększając ilość kosmicznych śmieci.
Wraz z szybkim wzrostem liczby statków kosmicznych europejscy inżynierowie pracują nad robotycznymi mechanikami, którzy pozwolą dłużej utrzymywać starsze satelity na orbicie albo spychać niesprawne urządzenia z ważnych szlaków orbitalnych.
„To trochę jak pomoc drogowa na autostradzie” – mówi Stéphanie Behar-Lafenêtre, kierowniczka projektu w Thales Alenia Space, odpowiedzialna za finansowaną przez Unię Europejską misję European Robotic Orbital Support Services (EROSS).
Ich celem jest wystrzelenie w 2028 r. niewielkiego europejskiego satelity z ramieniem robotycznym w ramach misji demonstracyjnej.
Podczas misji maszyna ma spotkać się z satelitą-celem, okrążyć go w locie, przeprowadzić inspekcję, a następnie pokazać, że potrafi przechwycić statek i zatankować go na orbicie. Thales Alenia Space pracuje też nad uniwersalnymi złączami w stylu USB, które ułatwią robotowi montaż elementów bezpośrednio w kosmosie.
Na początku lat 30. tego stulecia takie „kosmiczne lawety” w stylu EROSS mają już świadczyć usługi płatnym klientom.
„Chodzi o to, by można było po prostu zamówić usługę: odholowanie w inne miejsce, naprawę czy tankowanie. Innymi słowy, zaoferować serwis podzespołom kosmicznym, które w ogóle nie były projektowane z myślą o takiej obsłudze” – wyjaśnia w rozmowie z Euronews Next.
Ostatni punkt ma kluczowe znaczenie. Większości satelitów krążących dziś wokół Ziemi nigdy nie przystosowano do serwisowania. Zbudowano je z założeniem, że po starcie będą działały samodzielnie aż do wyczerpania paliwa albo poważnej awarii.
Ale dziś, gdy na orbicie pracuje już blisko 15 tys. satelitów, a w kosmosie pozostają jeszcze tysiące niesprawnych maszyn, widać wyraźnie, że serwisowanie na orbicie to rynek gotowy do rozwoju. Obejmuje on także systemy zdolne do przechwytywania i naprawy „nieprzygotowanych” statków kosmicznych.
Jean-Luc Maria, dyrektor generalny i współzałożyciel firmy ExoTrail, widzi w tym naturalną zmianę: od czasów, gdy satelity służyły głównie eksploracji i odkrywaniu, do dzisiejszej roli podstawowej infrastruktury życia na Ziemi.
„Kiedy ta infrastruktura osiąga masę krytyczną, pojawiają się nowe potrzeby związane z jej utrzymaniem” – mówi francuski inżynier w rozmowie z Euronews Next. – „To proste: tak jak autostrady i maszty telekomunikacyjne wymagają ekip serwisowych, tak samo potrzebują ich satelity”.
Przechwycić nieprzygotowane satelity
Techniczne wyzwania związane z serwisowaniem większości satelitów na orbicie są ogromne. Na początek trzeba „zidentyfikować i złapać coś, co w ogóle nie ma żadnego uchwytu” – mówi Behar-Lafenêtre. W misji EROSS statek-robot będzie celował w metalowy pierścień, który pierwotnie łączył satelitę z rakietą nośną podczas startu.
To rozwiązanie nie jest uniwersalne ani znormalizowane, ale taki pierścień ma około trzy czwarte statków kosmicznych i zawsze jest projektowany jako wyjątkowo wytrzymały.
„Gdy już uda się go złapać, można satelitę odholować” – tłumaczy Behar-Lafenêtre.
„Można wtedy przejąć kontrolę nad jego orientacją i torem lotu, przemieścić go z jednego miejsca orbity w inne. Da się przejąć każdą funkcję, której statek nie jest już w stanie wykonywać samodzielnie” – dodaje.
Niektóre konstelacje uwzględniły przyszłe serwisowanie. Przykładem są satelity Eutelsat OneWeb, wystrzelone z umieszczoną z boku płytą magnetyczną.
„To bardzo dobry przykład” – mówi Maria. – „Wiemy, że w przyszłości moglibyśmy zaprojektować płytę ‘kontrującą’, którą da się przyczepić do satelity OneWeb wymagającego kiedyś obsługi serwisowej”.
ExoTrail jest już na drodze do oferowania firmom satelitarnym usług zewnętrznych dzięki urządzeniu, które nazywa „spacevanem”.
To urządzenie, które po raz pierwszy poleciało z rakietą SpaceX w 2023 r., odprowadza małe satelity od stopnia nośnego i dowozi każdy z nich na ściśle określoną orbitę – niczym kurier rozwożący paczki do domów i firm.
Maria nazywa to „wczesnymi usługami” – czymś w rodzaju kosmicznego carpoolingu z dostawą na ostatnim etapie trasy. Teraz firma celuje w coś znacznie ambitniejszego: pełne możliwości spotkania i dokowania, które pozwolą na inspekcję, wydłużanie życia satelitów, tankowanie, a ostatecznie także naprawy bezpośrednio na orbicie.
Kolejny kluczowy segment rynku, na który celuje ExoTrail, to deorbitacja, czyli celowe sprowadzanie satelity klienta nad bezludny obszar oceanu. W ubiegłym miesiącu firma ogłosiła partnerstwo z japońską spółką Astroscale. Celem jest demonstracja tak precyzyjnego usuwania satelitów z orbity do 2030 r.
Przeszkody prawne i niepewny rynek
Choć wyzwania techniczne są ogromne, równie niejasne pozostają kwestie prawne. Jeśli w trakcie serwisowania zderzą się dwa satelity, kto ponosi odpowiedzialność? Jeśli francuski statek serwisowy zadokuje do japońskiego satelity, czyje prawo ma zastosowanie? Nad takimi pytaniami pracują obecnie Francja, Japonia i inne państwa, tworząc ramy prawne, takie jak unijne prawo kosmiczne oraz dwustronne porozumienia.
Dochodzi do tego pytanie, kto zapłaci za serwisowanie na orbicie i jak duży naprawdę będzie ten rynek. „Trudno go oszacować, bo to klasyczny dylemat jajka i kury” – przyznaje Behar-Lafenêtre. – „Najpierw trzeba udowodnić, że potrafi się taką usługę wykonać, by ktoś w ogóle był zainteresowany jej zakupem”.
Najbardziej oczywisty rynek początkowy znajduje się daleko od Ziemi, ponad 35 tys. km nad naszymi głowami, na orbicie geostacjonarnej. To tam operatorzy telekomunikacyjni mają starzejące się floty, które wolą utrzymywać, niż zastępować nowymi satelitami.
Wraz z pojawieniem się nowych megakonstelacji na niskiej orbicie okołoziemskiej, oferujących alternatywne usługi łączności, orbita geostacjonarna stała się mniej atrakcyjna dla kolejnych startów. Dlatego usługi wydłużania życia istniejących satelitów zyskują szczególny sens ekonomiczny.
Serwisowanie na orbicie ma też poważny wymiar obronny, co może przełożyć się na duży popyt. Możliwość inspekcji, zbliżania się i manipulowania satelitami na orbicie to w świecie wojskowym prawdziwa „zabójcza aplikacja”.
„Z natury to technologia podwójnego zastosowania” – przyznaje Maria. Rosja, Chiny i Indie pokazały już zaawansowane zdolności w tej dziedzinie. Chiny w 2022 r. przesunęły satelitę geostacjonarnego o tysiące kilometrów, a Indie kilka miesięcy temu zademonstrowały dokowanie w kosmosie.
„Długa droga przed nami”
Nie wszystko idzie jednak gładko. NASA na własnej skórze przekonała się o dylemacie jajka i kury przy misji OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing). Została ona odwołana w 2024 r., gdy koszty wymknęły się spod kontroli, a komercyjny rynek tankowania „nieprzygotowanych” satelitów się nie pojawił.
Tymczasem pojazdy Mission Extension Vehicle koncernu Northrop Grumman działają na orbicie geostacjonarnej od 2020 r., wydłużając żywotność satelitów Intelsatu. Kolejny krok to Mission Robotic Vehicle, którego start zaplanowano na ten rok. Wykorzysta on zaawansowaną robotykę, by instalować „pody wydłużające misję”, a także prowadzić inspekcje, naprawy, a nawet usuwać śmieci z orbity.
Poza Thales Alenia Space i ExoTrail nad zdolnościami serwisowania pracuje w Europie kilka innych firm.
Szwajcarski startup ClearSpace ma kontrakt z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) na pierwszą misję aktywnego usuwania śmieci kosmicznych w 2027 r. Ich system wykorzysta dwa satelity działające w tandemie, by przeprowadzić pierwszą na świecie komercyjną misję aktywnego usuwania odpadów na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jeszcze w tej dekadzie spółka chce też zademonstrować technologię dokowania i wydłużania życia satelity na orbicie geostacjonarnej.
Innym ważnym graczem jest włoska firma D-Orbit. Zaczynała od nośnika ION Satellite Carrier, podobnego w założeniu do „spacevana” ExoTrail, a dziś celuje w stworzenie „cyrkularnej gospodarki kosmicznej”, w której odpady orbitalne staną się surowcem. W 2024 r. spółka podpisała z ESA umowę na misję RISE. Ma ona zademonstrować bezpieczne spotkanie i dokowanie z satelitą geostacjonarnym, by w 2028 r. wydłużyć czas jego pracy.
Przyszłość serwisowania na orbicie powinna stać się jaśniejsza do 2030 r. W ciągu dekady technologia, która dziś brzmi jak science fiction, może stać się rutynowym elementem europejskiego zarządzania ruchem w kosmosie.
Mimo to Maria studzi nastroje. „Potrzebujemy podejścia krok po kroku” – podkreśla.
Złapanie nieposłusznego satelity, który szybko i bez kontroli wiruje w przestrzeni, wciąż jest możliwe tylko w hollywoodzkich filmach. „To będzie długa droga, zapewne dla wszystkich firm” – uśmieża się.
A jednak prosty europejski „kosmiczny holownik” jest już w przygotowaniu. Razem z nim pojawi się możliwość tankowania i ratowania statków kosmicznych wartych setki milionów euro oraz wydłużania życia kluczowej infrastruktury, która łączy nasz świat.