Tanker ruang angkasa
Kisah satelit MUOS 5, yang macet di jalan menuju orbit target, menimbulkan pertanyaan tentang kemungkinan pengisian bahan bakar satelit di orbit dengan satelit lain yang istimewa. Mari kita lihat di mana dan bagaimana fisika memungkinkan satelit untuk diisi bahan bakar, yang telah mereka isi ulang selama empat puluh tahun, dan juga proyek pengisian bahan bakar ruang (dan tidak hanya) yang direncanakan dan direncanakan.Sedikit fisika
Untuk memahami siapa dan di mana mengisi bahan bakar, pertama-tama mari kita lihat betapa sulitnya tugas membuat satelit pengisian bahan bakar. Adalah logis untuk mengasumsikan bahwa kapal tanker semacam itu harus bergerak di antara satelit target dan kemudian mengisi bahan bakar mereka. Dan di sini masalah konsumsi bahan bakar untuk pergerakan seperti itu muncul.
Dalam orbit rendah, satelit terbang dalam kekacauan nyata, untuk berpindah dari satu satelit ke satelit lainnya, perlu mengubah ketinggian orbit dan kemiringannya. Sekarang ada sumber daya daring yang bagus, Anda dapat melihat sendiri betapa berbedanya orbit satelit yang berbeda:- Orbit perangkat ditampilkan di sini .
- Dan di sini adalah lintasan relatif terhadap Bumi yang berputar.
Jika Anda mengubah ketinggian orbit relatif murah, misalnya, Anda dapat mendaki 400x400 dari 200x200 km dengan menghabiskan
hanya 115 m / s menurut rumus , maka dengan perubahan kemiringan semuanya sangat menyedihkan. Untuk orbit melingkar, perubahan kemiringan 45 ° akan membebani kita dengan rumus
11 km / s, lebih dari menempatkan satelit ke orbit. Oleh karena itu:Satelit tanker yang mampu melayani beberapa satelit target masuk akal hanya untuk rasi bintang satelit yang terletak di pesawat yang sama.
Apakah ada kelompok seperti itu? Ya ada.
8 satelit dalam satu pesawat berada di GPS / GLONASS. Di pesawat-pesawat ini, satelit terkadang harus bermanuver untuk menggantikan yang gagal, tetapi pada ketinggian 20.000 km tidak ada hambatan serius, dan tidak perlu menghabiskan bahan bakar untuk mempertahankan orbit. Di bidang yang sama juga semua perangkat di orbit geostasioner. Dan di sini hanya ada gangguan sistematis. Karena pengaruh bulan, satelit terus-menerus harus menghabiskan bahan bakar untuk mempertahankan titik berdiri yang diperlukan, dan, dengan mempertimbangkan keandalan komponen elektronik modern, kadang-kadang terjadi bahwa satelit yang berfungsi meninggalkan tempatnya dan berhenti menghasilkan uang karena kehabisan bahan bakar.Kesimpulan: Tujuan utama pengisian bahan bakar satelit adalah orbit geostasioner.Sedikit sejarah
Memikirkannya sedikit, tetapi benda-benda pengisian bahan bakar di ruang angkasa telah berhasil digunakan selama empat puluh tahun. Benar, bukan satelit yang mengisi bahan bakar itu, tetapi stasiun orbital. Dimulai dengan Salyut-6 (diluncurkan ke orbit pada tahun 1977), stasiun orbital Soviet / Rusia mengisi bahan bakar dengan kapal kargo Progress. Stasiun orbital secara teratur menghabiskan bahan bakar untuk mengorbit dan bermanuver untuk menghindari puing-puing luar angkasa, sehingga pengisian bahan bakar memperpanjang usia mereka. Tapi "Kemajuan" bekerja sebagai mesin pengisian bahan bakar sekali pakai dan tidak terbang ke tujuan lain. Serupa dapat direalisasikan untuk satelit, tetapi di sini muncul pertanyaan tentang kelayakan ekonomi pengisian bahan bakar hanya satu tujuan.Sedangkan untuk pengisian bahan bakar satelit, teknologi ini berada pada tingkat percobaan individu. Pada 2007, dua satelit yang dirancang khusus, ASTRO dan NEXTSat, diluncurkan ke orbit di bawah program Orbital Express.
Di orbit, ASSTRO mendekati dan merapat dengan NEXTSat. Kemudian dia menuangkan bahan bakar (hidrazin) ke NEXTSat dan mengganti modul ORU khusus, yang melambangkan baterai satelit. Misi itu berhasil, diusulkan untuk menggunakan teknologi serupa untuk satelit militer, tetapi tidak ada informasi tentang penggunaannya sejak itu.
Pada tahun 2011, penerbangan ulang-alik terakhir ke ISS menyampaikan pendirian eksperimental dari Misi Pengisian Bahan Bakar Robotik, yang seharusnya bekerja di luar teknologi untuk melayani dan mengisi bahan bakar satelit yang tidak diciptakan secara khusus untuk pengisian bahan bakar tersebut. Oleh karena itu, ada alat khusus pada dudukan untuk memotong leher pengisi kawat dan membuka tutupnya dengan gasket. Berikut ini adalah video dengan animasi dan tes dasar:Pada Januari 2013, stand itu berhasil diuji di ISS. Leher pengisian sekali pakai standar yang melaluinya satelit mengisi Bumi dibuka dan manipulator pengisian berhasil dihubungkan ke sana. Pada bulan Agustus tahun yang sama, peralatan tambahan dikirim ke ISS - unit baru dengan katup dan leher satelit, serta borescope untuk mengamati "memperbaiki satelit dari dalam". Namun peralatan ini belum diuji.Pada tahun 2011, perusahaan Kanada MacDonald, Dettwiler and Associates mengumumkan pembuatan satelit Layanan Infrastruktur Ruang Angkasa untuk orbit geostasioner, tetapi pada 2012 proyek ini dibekukan karena kurangnya pelanggan potensial.Berita baru
Pada musim panas 2016, NASA mengumumkan pembuatan satelit Restore-L, yang pada pertengahan 2020-an harus berlabuh dan mengisi bahan bakar satelit penginderaan jauh Landsat-7 Earth (diluncurkan pada 1999) di orbit kutub. Menggunakan orbit ini berarti bahwa mesin pengisian bahan bakar akan dapat dibuang, tetapi dokumen-dokumen tersebut juga menyebutkan versi Restore-G untuk orbit geostasioner.Pada akhir Juni tahun ini, Badan Antariksa Tiongkok mengumumkan keberhasilan pengisian bahan bakar satelit di orbit. Dua satelit khusus diluncurkan pada 25 Juni pada peluncuran pertama kendaraan peluncuran Great Voyage-7. Tidak ada foto atau video yang muncul sejak itu, logis untuk berasumsi bahwa percobaan itu mirip dengan Orbital Express.
Pada musim semi tahun ini, muncul berita tentang penandatanganan kontrak antara Orbital dan Intelsat pada peluncuran Mission Extension Vehicle pada tahun 2018, yang diharapkan dapat memperpanjang umur satelit dengan bahan bakar yang habis selama lima tahun. Menariknya, dari sudut pandang teknik, tugas di sini akan diselesaikan secara berbeda. Alih-alih repot dengan pembukaan saluran gas di satelit dengan alat-alat canggih, seperti yang disarankan oleh Robotic Refueling Mission, satelit MEV hanya mengunci dengan kuat pada mesin utama dan cincin adaptor di sekitarnya pada satelit target. Alhasil, MEV tidak akan menjadi kapal tanker, melainkan tarikan yang akan menggerakkan dan memutar satelit target dengan mesinnya. Perangkat kemungkinan besar akan sekali pakai, tetapi, secara teoritis, di hadapan pasokan bahan bakar dan kegagalan target, tidak ada yang akan mengganggu terbang ke satelit lain.
Spesifisitas balistik dari orbit geostasioner berarti bahwa Anda dapat masuk ke dalamnya dan melambat sedikit untuk masuk ke dalam orbit yang akan mengunjungi titik berdiri lainnya. Jika perlu, Anda dapat berlama-lama di titik yang diinginkan, sedikit tersebar. Properti ini, nyaman untuk tanker satelit, dapat digunakan untuk kepentingan yang kurang altruistik. Beberapa hari yang lalu, dua satelit konstruksi Orbital ATK yang telah disebutkan di atas pergi ke luar angkasa. Tetapi satelit GSSAP ditugaskan oleh Departemen Pertahanan A.S. dan akan memantau satelit di orbit geostasioner pada jarak dekat. Ini adalah pasangan kedua dari satelit semacam itu, dua yang pertama telah mengamati orbit geostasioner selama dua tahun. Manuver mereka tidak diungkapkan kepada masyarakat umum, dan satelit itu sendiri terlalu kecil untuk mudah dilihat oleh para astronom amatir. Menurut rumormereka mengambil foto-foto indah dari satelit di orbit geostasioner, dan dalam siaran pers Angkatan Udara AS baru-baru ini dikatakan bahwa salah satu satelit terbaru akan mengambil foto MUOS 5 darurat (ini dimungkinkan ketika terbang melalui apocenter di wilayah orbit geostasioner). Satu kemalangan adalah bahwa untuk melihat foto-foto ini kita harus menunggu bertahun-tahun sampai mereka tidak diklasifikasikan.Kesimpulan
Teknologi pengisian bahan bakar satelit belum memutuskan ke mana harus pergi. Mungkin kita sedang menunggu kapal tanker dengan gaya Misi Pengisian Bahan Bakar Robotic, dan mungkin kapal tunda ala Mission Extension Vehicle. Manfaat ekonomi juga belum diketahui, misalnya, Orbital ATK membandingkan manfaat ekonomi dari pemeliharaan satelit dengan percobaan pada kendaraan peluncuran Musk yang dapat digunakan kembali. Baiklah, tunggu dan lihat.Source: https://habr.com/ru/post/id396881/
All Articles