Tankers spatiaux
L'histoire du satellite MUOS 5, qui était coincé sur la route de l'orbite cible, a soulevé des questions sur la possibilité de faire le plein de satellites en orbite avec d'autres satellites spéciaux. Voyons où et comment la physique permet de ravitailler les satellites, qu'ils ravitaillent depuis quarante ans, et aussi quels projets de ravitaillement spatial (et pas seulement) étaient et sont prévus.Un peu de physique
Afin de comprendre qui et où faire le plein, examinons d'abord la difficulté de créer un satellite de ravitaillement. Il est logique de supposer qu'un tel pétrolier devrait se déplacer entre les satellites cibles et ensuite les ravitailler. Et ici se pose le problème de la consommation de carburant pour de tels mouvements.
En orbite basse, les satellites volent dans un chaos apparent, pour passer d'un satellite à un autre il faudra modifier à la fois la hauteur de l'orbite et l'inclinaison. Maintenant, il existe de bonnes ressources en ligne, vous pouvez voir par vous-même à quel point les orbites des différents satellites sont différentes:- L' orbite de l'appareil est indiquée ici .
- Et voici la trajectoire par rapport à la Terre en rotation.
Si vous modifiez l'altitude de l'orbite est relativement bon marché, par exemple, vous pouvez grimper 400x400 à partir de 200x200 km en dépensant
seulement 115 m / s selon la formule , puis avec un changement d'inclinaison tout est très triste. Pour une orbite circulaire, un changement d'inclinaison de 45 ° nous coûtera par la formule
11 km / s, plus que de mettre un satellite en orbite. Il s'ensuit que:Un satellite ravitailleur capable de desservir plusieurs satellites cibles n'a de sens que pour les constellations de satellites situées sur le même avion.
Existe-t-il de tels groupes? Oui.
8 satellites dans un avion sont situés sur GPS / GLONASS. Dans ces avions, les satellites doivent parfois manœuvrer pour remplacer ceux qui ont échoué, mais à une altitude de 20 000 km, il n'y a pas d'obstacles sérieux, et il n'est pas nécessaire de dépenser du carburant pour maintenir l'orbite. Dans le même plan se trouvent également tous les appareils en orbite géostationnaire. Et ici, il n'y a qu'une interférence systématique. En raison de l'influence de la lune, les satellites doivent constamment dépenser du carburant pour maintenir le point debout requis, et, compte tenu de la fiabilité des composants électroniques modernes, il arrive parfois qu'un satellite fonctionnel quitte sa place et cesse de gagner de l'argent en raison d'une panne de carburant.Conclusion: Le principal objectif du ravitaillement des satellites est une orbite géostationnaire.Un peu d'histoire
En y réfléchissant un peu, mais le ravitaillement d'objets dans l'espace est utilisé avec succès depuis quarante ans. Certes, ce ne sont pas les satellites qui l'alimentent, mais les stations orbitales. À partir de Salyut-6 (lancé en orbite en 1977), les stations orbitales soviétiques / russes se ravitaillent avec les cargos Progress. Les stations orbitales dépensent régulièrement du carburant en orbite et en manœuvre pour éviter les débris spatiaux, donc le ravitaillement prolonge leur durée de vie. Mais les «Progress» fonctionnent comme des machines de ravitaillement jetables et ne volent pas vers d'autres objectifs. On peut réaliser la même chose pour les satellites, mais ici se pose la question de la faisabilité économique de faire le plein d'un seul objectif.Quant au ravitaillement des satellites, cette technologie se situe au niveau des expériences individuelles. En 2007, deux satellites spécialement conçus, ASTRO et NEXTSat, ont été lancés en orbite dans le cadre du programme Orbital Express.
En orbite, ASSTRO s'est approché et s'est amarré à NEXTSat. Il a ensuite versé du carburant (hydrazine) dans le NEXTSat et remplacé le module ORU spécial, qui symbolisait les batteries des satellites. La mission a été couronnée de succès, il a été proposé d'utiliser des technologies similaires pour les satellites militaires, mais il n'y a eu aucune information sur leur utilisation depuis lors.
En 2011, le dernier vol de navette vers l'ISS a livré le stand expérimental de la Robotic Refueling Mission, où des technologies de maintenance et de ravitaillement des satellites qui n'étaient pas spécifiquement conçues pour un tel ravitaillement devaient être développées. Par conséquent, il y avait des outils spéciaux sur le support pour couper le col de remplissage de fixation du fil et dévisser les couvercles avec des joints. Voici une vidéo avec animations et tests au sol:En janvier 2013, le stand a été testé avec succès à l'ISS. Les cols de remplissage jetables standard à travers lesquels les satellites remplissaient la Terre ont été ouverts et le manipulateur de remplissage y a été connecté avec succès. En août de la même année, du matériel supplémentaire a été livré à l'ISS - de nouvelles unités avec des valves et des cols satellites, ainsi qu'un endoscope pour observer «fixer le satellite de l'intérieur». Mais cet équipement n'a pas encore été testé.En 2011, la firme canadienne MacDonald, Dettwiler and Associates a annoncé la création du satellite Space Infrastructure Servicing pour orbite géostationnaire, mais en 2012, le projet a été gelé en raison d'un manque de clients potentiels.Quelques nouvelles
À l'été 2016, la NASA a annoncé la création du satellite Restore-L qui, au milieu des années 2020, devra amarrer et ravitailler le satellite de télédétection Landsat-7 Earth (lancé en 1999) en orbite polaire. L'utilisation de cette orbite signifie que la machine de ravitaillement sera jetable, mais les documents mentionnent également la version de Restore-G pour l'orbite géostationnaire.Fin juin de cette année, l'Agence spatiale chinoise a annoncé le succès du ravitaillement en vol du satellite en orbite. Deux satellites spéciaux ont été lancés le 25 juin lors du premier lancement du lanceur Great Voyage-7. Aucune photo ou vidéo n'est apparue depuis lors, il est logique de supposer que l'expérience était similaire à Orbital Express.
Au printemps de cette année, des informations sont parues sur la signature d'un contrat entre Orbital et Intelsat pour le lancement du Mission Extension Vehicle en 2018, qui devrait prolonger la durée de vie du satellite avec du carburant épuisé de cinq ans. Fait intéressant, d'un point de vue technique, la tâche ici sera résolue différemment. Au lieu de se soucier de l'ouverture des lignes de gaz sur le satellite avec des outils sophistiqués, comme suggéré par la mission de ravitaillement robotique, le satellite MEV se verrouille simplement fermement sur le moteur principal et l'anneau adaptateur autour du satellite cible. En conséquence, le MEV ne deviendra pas un pétrolier, mais un remorqueur qui déplacera et fera tourner le satellite cible avec ses moteurs. L'appareil sera probablement jetable, mais, en théorie, en présence d'une alimentation en carburant et d'une défaillance de la cible, personne n'interférera avec le vol vers un autre satellite.
La spécificité de la balistique de l'orbite géostationnaire signifie qu'il est possible d'y pénétrer et de ralentir un peu, de se rendre sur une telle orbite qui visitera d'autres points de position. Si nécessaire, vous pouvez vous attarder au point souhaité, légèrement dispersé. Cette propriété, pratique pour les pétroliers satellites, peut être utilisée dans des intérêts moins altruistes. Juste l'autre jour, deux satellites de la construction de l'ATK orbital déjà mentionnés ci-dessus sont allés dans l'espace. Mais les satellites GSSAP ont été commandés par le département américain de la Défense et surveilleront des satellites en orbite géostationnaire à courte portée. Il s'agit de la deuxième paire de tels satellites, les deux premiers observent l'orbite géostationnaire depuis deux ans. Leurs manœuvres ne sont pas révélées au grand public, et les satellites eux-mêmes sont trop petits pour être facilement remarqués par les astronomes amateurs. Selon les rumeursils prennent de magnifiques photos de satellites en orbite géostationnaire, et dans un récent communiqué de presse de l'US Air Force, il a été dit que l'un des satellites les plus récents prendrait une photo du MUOS 5 d'urgence (cela est possible lorsqu'il survole l'apocentre dans la zone de l'orbite géostationnaire). Un malheur est que pour voir ces photos, nous devrons attendre de nombreuses années avant qu'elles soient déclassifiées.Conclusion
La technologie de ravitaillement par satellite n'a pas encore décidé de la voie à suivre. Peut-être que nous attendons des pétroliers dans le style de la mission de ravitaillement robotique, et peut-être remorquons un véhicule d'extension de la mission. Les avantages économiques ne sont pas encore connus, par exemple, Orbital ATK compare les avantages économiques de la maintenance des satellites avec des expériences sur des lanceurs de musc réutilisables. Eh bien, attendez et voyez.Source: https://habr.com/ru/post/fr396881/
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