Petroleros espaciales
La historia del satélite MUOS 5, que estaba atascado en el camino hacia la órbita objetivo, planteó preguntas sobre la posibilidad de repostar satélites en órbita con otros satélites especiales. Veamos dónde y cómo la física permite repostar los satélites, a quién han estado reabasteciendo durante cuarenta años, y también qué proyectos de reabastecimiento espacial (y no solo) fueron y están planeados.Un poco de física
Para entender quién y dónde repostar, veamos qué difícil es la tarea de crear un satélite de repostaje. Es lógico suponer que dicho buque tanque tendría que moverse entre los satélites objetivo y luego reabastecerlos de combustible. Y aquí surge el problema del consumo de combustible para tales movimientos.
En órbitas bajas, los satélites vuelan en aparente caos, para moverse de un satélite a otro será necesario cambiar tanto la altura de la órbita como la inclinación. Ahora que hay buenos recursos en línea, puedes ver por ti mismo cuán diferentes son las órbitas de los diferentes satélites:- La órbita del dispositivo se muestra aquí .
- Y aquí está la trayectoria relativa a la Tierra en rotación.
Si cambia la altitud de la órbita es relativamente barato, por ejemplo, puede escalar 400x400 desde 200x200 km gastando
solo 115 m / s de acuerdo con la fórmula , luego, con un cambio de inclinación, todo es muy triste. Para una órbita circular, un cambio en la inclinación de 45 ° nos costará por la fórmula
11 km / s, más que poner un satélite en órbita. Se sigue que:Un satélite cisterna capaz de servir múltiples satélites objetivo tiene sentido solo para constelaciones de satélites ubicadas en el mismo plano.
¿Hay tales grupos? Si lo hay
8 satélites en un plano se encuentran en GPS / GLONASS. En estos aviones, los satélites a veces tienen que maniobrar para reemplazar los fallidos, pero a una altitud de 20,000 km no hay obstáculos serios, y no hay necesidad de gastar combustible para mantener la órbita. En el mismo plano también se encuentran todos los dispositivos en órbita geoestacionaria. Y aquí solo hay una interferencia sistemática. Debido a la influencia de la luna, los satélites constantemente tienen que gastar combustible para mantener el punto de parada requerido y, teniendo en cuenta la confiabilidad de los componentes electrónicos modernos, a veces sucede que un satélite en funcionamiento deja su lugar y deja de ganar dinero debido a la falta de combustible.Conclusión: El objetivo principal para repostar satélites es una órbita geoestacionaria.Un poco de historia
Pensándolo un poco, pero el reabastecimiento de objetos en el espacio se ha utilizado con éxito durante cuarenta años. Es cierto que no son los satélites los que lo alimentan, sino las estaciones orbitales. Comenzando con Salyut-6 (lanzado en órbita en 1977), las estaciones orbitales soviéticas / rusas están repostando con buques de carga Progress. Las estaciones orbitales gastan regularmente combustible en órbitas y maniobras para evitar desechos espaciales, por lo que el reabastecimiento de combustible extiende su vida útil. Pero el "Progreso" funciona como máquinas de repostaje desechables y no vuela a otros objetivos. Se puede realizar algo similar para los satélites, pero aquí surge la cuestión de la viabilidad económica de reabastecer de combustible con un solo propósito.En cuanto al reabastecimiento de combustible de los satélites, esta tecnología está al nivel de los experimentos individuales. En 2007, dos satélites especialmente diseñados, ASTRO y NEXTSat, se pusieron en órbita bajo el programa Orbital Express.
En órbita, ASSTRO se acercó y atracó con NEXTSat. Luego vertió combustible (hidrazina) en el NEXTSat y reemplazó el módulo especial de ORU, que simbolizaba las baterías satelitales. La misión fue exitosa, se propuso utilizar tecnologías similares para satélites militares, pero no ha habido información sobre su uso desde entonces.
En 2011, el último vuelo del transbordador a la ISS entregó un puesto experimental de la Misión Robótica de Repostaje, que se suponía que desarrollaría tecnologías para el servicio y reabastecimiento de satélites que no se crearon específicamente para dicho reabastecimiento. Por lo tanto, había herramientas especiales en el soporte para cortar el cuello de relleno de fijación del cable y desenroscar las cubiertas con juntas. Aquí hay un video con animaciones y pruebas en tierra:En enero de 2013, el stand fue probado con éxito en la ISS. Los cuellos de llenado desechables estándar a través de los cuales los satélites llenaron la Tierra se abrieron y el manipulador de llenado se conectó con éxito a ellos. En agosto del mismo año, se entregó equipo adicional a la ISS: nuevas unidades con válvulas y cuellos satelitales, así como un boroscopio para observar "la fijación del satélite desde el interior". Pero este equipo aún no ha sido probado.En 2011, la compañía canadiense MacDonald, Dettwiler and Associates anunció la creación del satélite de Servicios de Infraestructura Espacial para órbita geoestacionaria, pero en 2012 el proyecto se congeló debido a la falta de clientes potenciales.Algunas noticias
En el verano de 2016, la NASA anunció la creación del satélite Restore-L, que a mediados de la década de 2020 tendrá que acoplar y repostar el satélite de detección remota de la Tierra Landsat-7 (lanzado en 1999) en órbita polar. El uso de esta órbita significa que la máquina de repostaje será desechable, pero los documentos también mencionan la versión de Restore-G para la órbita geoestacionaria.A finales de junio de este año, la Agencia Espacial China anunció el exitoso reabastecimiento de combustible del satélite en órbita. El 25 de junio se lanzaron dos satélites especiales en el primer lanzamiento del vehículo de lanzamiento Great Voyage-7. No han aparecido fotos ni videos desde entonces, es lógico suponer que el experimento fue similar a Orbital Express.
En la primavera de este año, aparecieron noticias sobre la firma de un contrato entre Orbital e Intelsat sobre el lanzamiento del Mission Extension Vehicle en 2018, que se supone que extiende la vida útil del satélite con combustible agotado en cinco años. Curiosamente, desde un punto de vista de ingeniería, la tarea aquí se resolverá de manera diferente. En lugar de molestarse con la apertura de líneas de gas en el satélite con herramientas sofisticadas, como lo sugiere la Misión Robótica de Repostaje, el satélite MEV simplemente se bloquea firmemente en el motor principal y el anillo adaptador alrededor del satélite objetivo. Como resultado, MEV no se convertirá en un buque tanque, sino en un remolcador que moverá y rotará el satélite objetivo con sus motores. Lo más probable es que el dispositivo sea desechable, pero, en teoría, en presencia de un suministro de combustible y una falla del objetivo, nadie interferirá con volar a otro satélite.
La especificidad de la balística de la órbita geoestacionaria significa que es posible entrar y reducir la velocidad un poco, ir a una órbita que visitará otros puntos de posición. Si es necesario, puede detenerse en el punto deseado, ligeramente disperso. Esta propiedad, conveniente para los buques cisterna satelitales, se puede utilizar en intereses menos altruistas. Justo el otro día, dos satélites de la construcción del ya mencionado Orbital ATK entraron en el espacio. Pero los satélites GSSAP fueron encargados por el Departamento de Defensa de los EE. UU. Y estarán monitoreando satélites en órbita geoestacionaria a corta distancia. Este es el segundo par de tales satélites, los dos primeros han estado observando la órbita geoestacionaria durante dos años. Sus maniobras no se revelan al público en general, y los satélites en sí son demasiado pequeños para que los astrónomos aficionados los noten fácilmente. Según los rumorestoman maravillosas fotos de satélites en órbita geoestacionaria, y en un reciente comunicado de prensa de la Fuerza Aérea de los EE. UU. se dijo que uno de los satélites más nuevos tomaría una foto del MUOS 5 de emergencia (esto es posible cuando vuela a través del apocentro en el área de la órbita geoestacionaria). Una desgracia es que para ver estas fotos tendremos que esperar muchos años hasta que se desclasifiquen.Conclusión
La tecnología de reabastecimiento por satélite aún no ha decidido qué camino tomar. Tal vez estamos esperando petroleros al estilo de Robotic Refueling Mission, y tal vez remolcamos a la Mission Extension Vehicle. Tampoco se conocen los beneficios económicos, por ejemplo, Orbital ATK compara los beneficios económicos del mantenimiento de satélites con experimentos en vehículos de lanzamiento reutilizables de Musk. Bueno, espera y verás.Source: https://habr.com/ru/post/es396881/
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