Europejscy inżynierowie przygotowują się do naprawy satelitów w kosmosie. Ich "orbitalne ciężarówki awaryjne" są w stanie naprawiać, serwisować i tankować cenny sprzęt setki kilometrów nad naszymi głowami. Euronews wysłuchuje spostrzeżeń Thales Alenia Space i Exotrail na temat ich najnowszych innowacji.
Obecnie operatorzy satelitów mają bardzo niewiele opcji, gdy w ich sprzęcie kosmicznym kończy się paliwo, panele słoneczne ulegają uszkodzeniu lub kody błędów uniemożliwiają jego działanie.
REKLAMA
REKLAMA
Niektóre problemy z oprogramowaniem mogą być naprawione z ziemi, a inżynierowie mogą znaleźć obejścia dla niektórych czkawek sprzętowych, ale generalnie, gdy satelita wymaga konserwacji, nie ma podręcznego serwisu kosmicznego, do którego można zadzwonić.
W rezultacie wiele starych satelitów albo zostaje zaparkowanych na tak zwanych orbitach cmentarnych, albo, w najgorszych przypadkach, dryfuje i wymyka się spod kontroli, stwarzając zagrożenie dla innego sprzętu kosmicznego i zwiększając ilość kosmicznych śmieci.
Ponieważ liczba statków kosmicznych gwałtownie rośnie, europejscy inżynierowie pracują obecnie nad mechaniką robotyczną, aby utrzymać starsze satelity w ruchu przez dłuższy czas lub zepchnąć niedziałające satelity z ważnych ścieżek orbitalnych.
"To jak awaria ciężarówki na drodze" - mówi Stéphanie Behar-Lafenêtre, kierownik projektu w Thales Alenia Space w ramach finansowanej przez Unię Europejską misji European Robotic Orbital Support Services (EROSS).
Ich celem jest wyniesienie na orbitę małego europejskiego satelity z robotycznym ramieniem w ramach misji proof-of-concept w 2028 roku.
Co osiągnie EROSS?
Podczas misji EROSS wykona rendez-vous z docelowym satelitą, przeprowadzi inspekcję w locie, a następnie zademonstruje swoją zdolność do przechwytywania i tankowania statku kosmicznego. Thales Alenia Space pracuje również nad uniwersalnymi złączami w stylu USB, które pozwoliłyby robotowi na łatwiejszy montaż komponentów w przestrzeni kosmicznej.
Wizja zakłada, że do początku lat 2030-tych kosmiczne ciężarówki awaryjne w stylu EROSS zostaną wdrożone dla płacących klientów.
"Pomysł polega na tym, że wystarczy poprosić o usługę, aby odholować cię w inne miejsce, naprawić coś lub zatankować. Chodzi o to, aby świadczyć usługi dla komponentów kosmicznych, które zwykle nie są do tego przeznaczone" - powiedziała Euronews Next.
Ostatni punkt jest niezwykle ważny. Większość satelitów krążących obecnie wokół Ziemi nigdy nie została zaprojektowana do serwisowania. Zostały one zbudowane z założeniem, że po wystrzeleniu będą działać niezależnie, dopóki nie zabraknie im paliwa lub nie ulegną krytycznej awarii.
Jednak w dzisiejszych czasach, gdy na orbicie znajduje się prawie 15 000 działających satelitów, a kilka tysięcy niedziałających maszyn wciąż znajduje się w kosmosie, jasne jest, że serwisowanie na orbicie jest dojrzałe do rozwoju, w tym systemów inżynieryjnych zdolnych do wychwytywania i naprawy "niewspółpracujących" statków kosmicznych.
Jean-Luc Maria, CEO i współzałożyciel ExoTrail, określa ten rozwój jako naturalne przejście od czasów, gdy satelity były narzędziami do eksploracji i odkrywania, do dnia dzisiejszego, gdy satelity są niezbędną infrastrukturą dla życia na Ziemi.
"Kiedy osiągasz masę krytyczną tej infrastruktury, zaczynasz mieć nowe potrzeby, które sprzyjają zarządzaniu tą infrastrukturą" - powiedział francuski inżynier Euronews Next. To proste - tak jak autostrady i wieże telekomunikacyjne potrzebują ekip naprawczych, tak samo satelity.
Jak złapać niechętnego do współpracy satelitę?
Wyzwania techniczne związane z serwisowaniem większości satelitów na orbicie są ogromne. Po pierwsze, "musimy spróbować zidentyfikować i złapać coś, co nie ma absolutnie nic do złapania" - powiedział Behar-Lafenêtre. W przypadku misji EROSS robotyczny statek kosmiczny będzie celował w metalowy pierścień, który pierwotnie łączył satelitę z rakietą podczas startu.
Pierścień ten, choć nie jest uniwersalny ani znormalizowany, jest obecny na około trzech czwartych statków kosmicznych i zawsze jest zaprojektowany tak, aby był solidny.
"Kiedy już go złapiesz, możesz go holować" - powiedział Behar-Lafenêtre.
"Możesz więc przejąć kontrolę nad jego położeniem i orbitą, ale możesz też przenieść go z jednego miejsca na orbicie do drugiego. Możesz przejąć dowolną funkcję, której statek kosmiczny nie jest w stanie wykonać samodzielnie" - dodała.
Niektóre konstelacje zaplanowały przyszłe serwisowanie, takie jak satelity Eutelsat One Web, które zostały wystrzelone z płytą magnetyczną z boku.
"To bardzo dobry przykład" - powiedziała Maria. "Wiemy, że potencjalnie bylibyśmy w stanie zaprojektować przeciwpłytę do przymocowania do satelity OneWeb, który w pewnym momencie wymagałby serwisowania".
ExoTrail jest już na drodze do oferowania usług stron trzecich firmom satelitarnym za pomocą urządzenia, które nazywa "spacevan".
Urządzenie to, które po raz pierwszy poleciało ze SpaceX w 2023 r., przenosi małe satelity z dala od rakiety i dostarcza każdy z nich na bardzo określoną orbitę, podobnie jak kurier dostarczający paczki do domów i firm.
To właśnie Maria nazywa swoimi "wczesnymi usługami", rodzajem współdzielenia przejazdów w kosmosie w celu dostawy na ostatnim odcinku. Teraz budują coś bardziej ambitnego: a mianowicie pełne możliwości renderowania i dokowania, które umożliwią inspekcję, przedłużenie życia, tankowanie, a ostatecznie naprawy orbitalne.
Innym kluczowym segmentem rynku, do którego dąży Exotrail, jest deorbitacja, która polega na celowym zepchnięciu satelity klienta w kierunku pustej części oceanu. W zeszłym miesiącu firma ogłosiła partnerstwo z japońską firmą kosmiczną Astroscale w celu zademonstrowania takiego precyzyjnego usuwania satelitów do 2030 roku.
Jak wygląda sytuacja prawna i czy istnieje rynek?
Podczas gdy wyzwania techniczne są ogromne, krajobraz prawny jest również niejasny. Jeśli dwa satelity zderzą się podczas serwisowania, kto ponosi odpowiedzialność? Jeśli francuski pojazd serwisujący zadokuje z japońskim satelitą, które prawo krajowe ma zastosowanie? Są to kwestie, które Francja, Japonia i inne kraje aktywnie starają się rozwiązać za pomocą ram, takich jak unijne prawo kosmiczne i umowy dwustronne.
Pozostaje jeszcze kwestia tego, kto zapłaci za obsługę na orbicie i jak duży jest ten rynek. "Trudno jest oszacować rynek, ponieważ jest to jak kwestia kury i jajka" - przyznaje Behar-Lafenêtre. "Zawsze musisz wykazać, że jesteś w stanie to zrobić, aby ktoś był zainteresowany zakupem usługi".
Najwyraźniejszy wczesny rynek wydaje się być daleko, daleko od Ziemi, ponad 35 000 kilometrów nad naszymi głowami, na orbicie geostacjonarnej. To właśnie tam operatorzy telekomunikacyjni posiadają starzejące się floty, które wolą utrzymywać niż wymieniać.
Dzięki nowym mega-konstelacjom na niskiej orbicie okołoziemskiej oferującym alternatywne rozwiązania telekomunikacyjne, orbita geostacjonarna stała się mniej atrakcyjna dla wystrzeliwania nowych statków kosmicznych, co sprawia, że usługi przedłużania życia mają szczególne znaczenie ekonomiczne.
Usługi serwisowe na orbicie mają znaczące implikacje dla obronności, co może stanowić duży popyt rynkowy. Zdolność do sprawdzania, zbliżania się i manipulowania satelitami na orbicie jest zabójczą aplikacją w świecie wojskowym.
"Zasadniczo jest to coś podwójnego" - przyznała Maria. Rosja, Chiny i Indie zademonstrowały zaawansowane możliwości w tej dziedzinie. Chiny przeniosły satelitę geostacjonarnego o tysiące kilometrów w 2022 roku, podczas gdy Indie zademonstrowały dokowanie w kosmosie kilka miesięcy temu.
Jesteśmy w trakcie "długiej podróży
Nie wszystko jednak idzie gładko. NASA doświadczyła problemu kury i jajka z misją OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing), którą anulowała w 2024 roku po tym, jak koszty gwałtownie wzrosły, a komercyjny rynek tankowania nieprzygotowanych satelitów nie zmaterializował się.
Tymczasem pojazdy Northrop Grumman Mission Extension Vehicles działają na orbicie geostacjonarnej od 2020 roku, przedłużając żywotność satelitów Intelsat. Nowa generacja Mission Robotic Vehicle, zaplanowana do uruchomienia w tym roku, będzie wykorzystywać zaawansowaną robotykę do instalowania "kapsuł przedłużających misję" i przeprowadzania inspekcji, napraw, a nawet usuwania śmieci.
Oprócz Thales Alenia Space i Exotrail, kilka europejskich firm rozwija możliwości serwisowe.
ClearSpace, szwajcarski startup, podpisał kontrakt z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) na pierwszą aktywną misję usuwania śmieci kosmicznych w 2027 roku. Ich system wykorzystuje dwa satelity pracujące w tandemie dla pierwszej na świecie komercyjnej misji aktywnego usuwania śmieci na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jeszcze w tej dekadzie zamierzają również zademonstrować swoją technologię dokowania i przedłużania żywotności satelity na orbicie geostacjonarnej.
Innym kluczowym graczem jest włoska firma D-Orbit, która rozpoczęła swoją działalność od ION Satellite Carrier, podobnego w koncepcji do "spacevan" ExoTrail, a teraz stawia sobie za cel stworzenie "cyrkularnej gospodarki kosmicznej", wykorzystującej śmieci kosmiczne jako zasób. W 2024 roku podpisała umowę z ESA na misję o nazwie RISE, która zademonstruje bezpieczne rendez-vous i dokowanie z satelitą geostacjonarnym w celu przedłużenia jego żywotności w 2028 roku.
Przyszłość serwisowania na orbicie powinna być jaśniejsza do 2030 roku. A w ciągu dekady technologia, która wydaje się science fiction, może stać się regularną częścią europejskiego zarządzania ruchem kosmicznym.
Niemniej jednak Maria nalega na sprawdzenie rzeczywistości. "Potrzebujemy podejścia krok po kroku" - powiedział.
Złapanie niewspółpracującego satelity, który szybko wymyka się spod kontroli w kosmosie, jest nadal możliwe tylko w hollywoodzkich filmach. "Podsumowując, będzie to prawdopodobnie długa podróż dla wszystkich firm" - uśmiecha się.
Niemniej jednak, prosta europejska ciężarówka do usuwania awarii kosmicznych jest w drodze, a wraz z nią możliwość tankowania i ratowania statków kosmicznych wartych setki milionów euro, przedłużając żywotność krytycznej infrastruktury, która łączy nasz świat.