Navios-tanque espaciais
A história do satélite MUOS 5, que estava preso no caminho para a órbita alvo, levantou questões sobre a possibilidade de reabastecer satélites em órbita com outros satélites especiais. Vamos ver onde e como a física permite o reabastecimento de satélites, a quem eles reabastecem há quarenta anos e também quais projetos de reabastecimento espacial (e não apenas) foram e estão sendo planejados.Um pouco de física
Para entender quem e onde reabastecer, vamos primeiro ver como é difícil a tarefa de criar um satélite de reabastecimento. É lógico supor que um navio-tanque teria que se mover entre os satélites alvo e subsequentemente reabastecê-los. E aqui surge o problema do consumo de combustível para esses movimentos.
Em órbitas baixas, os satélites voam em aparente caos. Para passar de um satélite para outro, será necessário alterar a altura da órbita e a inclinação. Agora, existem bons recursos online, você pode ver por si mesmo quão diferentes são as órbitas de diferentes satélites:- A órbita do dispositivo é mostrada aqui .
- E aqui está a trajetória relativa à Terra em rotação.
Se você alterar a altitude da órbita é relativamente barato, por exemplo, você pode escalar 400x400 a partir de 200x200 km gastando
apenas 115 m / s de acordo com a fórmula ; então, com uma mudança na inclinação, tudo ficará muito triste. Para uma órbita circular, uma mudança na inclinação de 45 ° nos custará pela fórmula
11 km / s, mais do que colocar um satélite em órbita. Daqui resulta que:Um satélite tanque capaz de atender a vários satélites-alvo faz sentido apenas para constelações de satélites localizadas no mesmo plano.
Existem grupos desse tipo? Sim existe.
8 satélites em um plano estão localizados no GPS / GLONASS. Nesses planos, os satélites às vezes precisam manobrar para substituir os que falharam, mas a uma altitude de 20.000 km não há obstáculos sérios e não há necessidade de gastar combustível na manutenção da órbita. No mesmo plano também estão todos os dispositivos em órbita geoestacionária. E aqui há apenas uma interferência sistemática. Devido à influência da lua, os satélites precisam constantemente gastar combustível para manter o ponto de parada necessário e, levando em conta a confiabilidade dos componentes eletrônicos modernos, às vezes acontece que um satélite em funcionamento sai de seu lugar e deixa de ganhar dinheiro devido à falta de combustível.Conclusão: O principal objetivo do reabastecimento de satélites é uma órbita geoestacionária.Um pouco de história
Pensando um pouco, mas os objetos de reabastecimento no espaço são usados com sucesso há quarenta anos. É verdade que não são os satélites que o abastecem, mas as estações orbitais. A partir do Salyut-6 (lançado em órbita em 1977), as estações orbitais soviéticas / russas estão reabastecendo com navios de carga Progress. As estações orbitais gastam combustível regularmente em órbitas e manobras para evitar detritos espaciais, de modo que o reabastecimento prolonga sua vida útil. Mas o “Progress” funciona como máquinas de reabastecimento descartáveis e não voa para outros objetivos. Semelhante pode ser realizado para os satélites, mas aqui surge a questão da viabilidade econômica de reabastecer apenas um propósito.Quanto ao reabastecimento de satélites, essa tecnologia está no nível de experimentos individuais. Em 2007, dois satélites especialmente projetados, ASTRO e NEXTSat, foram lançados em órbita no âmbito do programa Orbital Express.
Em órbita, o ASSTRO se aproximou e encaixou com o NEXTSat. Depois, ele derramou combustível (hidrazina) no NEXTSat e substituiu o módulo ORU especial, que simbolizava as baterias do satélite. A missão foi bem-sucedida, foi proposto o uso de tecnologias semelhantes para satélites militares, mas não houve informações sobre seu uso desde então.
Em 2011, o último voo de traslado para a ISS entregou o estande experimental da Missão de Reabastecimento Robótico, onde seriam desenvolvidas tecnologias de manutenção e reabastecimento de satélites que não foram projetadas especificamente para esse reabastecimento. Portanto, havia ferramentas especiais no suporte para cortar o gargalo de fixação do arame e desaparafusar as tampas com juntas. Aqui está um vídeo com animações e testes de solo:Em janeiro de 2013, o estande foi testado com sucesso na ISS. Os pescoços de enchimento descartáveis padrão através dos quais os satélites enchiam a Terra foram abertos e o manipulador de enchimento foi conectado com sucesso a eles. Em agosto do mesmo ano, equipamentos adicionais foram entregues à ISS - novas unidades com válvulas e gargalos via satélite, além de um boroscópio para observar a “fixação do satélite por dentro”. Mas este equipamento ainda não foi testado.Em 2011, a empresa canadense MacDonald, Dettwiler and Associates anunciou a criação do satélite Space Infrastructure Servicing para órbita geoestacionária, mas em 2012 o projeto foi congelado devido à falta de clientes em potencial.Algumas novidades
No verão de 2016, a NASA anunciou a criação do satélite Restore-L, que em meados da década de 2020 terá que atracar e reabastecer o satélite de sensoriamento remoto Landsat-7 Earth (lançado em 1999) em órbita polar. O uso dessa órbita significa que a máquina de reabastecimento será descartável, mas os documentos também mencionam a versão do Restore-G para a órbita geoestacionária.No final de junho deste ano, a Agência Espacial Chinesa anunciou o reabastecimento bem-sucedido do satélite em órbita. Dois satélites especiais foram lançados em 25 de junho no primeiro lançamento do veículo de lançamento Great Voyage-7. Desde que nenhuma foto ou vídeo apareceu, é lógico supor que o experimento foi semelhante ao Orbital Express.
Na primavera deste ano, surgiram notícias sobre a assinatura de um contrato entre a Orbital e a Intelsat no lançamento do Mission Extension Vehicle em 2018, que deve prolongar a vida útil do satélite com combustível esgotado em cinco anos. Curiosamente, do ponto de vista da engenharia, a tarefa aqui será resolvida de maneira diferente. Em vez de se preocupar com a abertura de linhas de gás no satélite com ferramentas sofisticadas, conforme sugerido pela Missão de Reabastecimento Robótico, o satélite MEV simplesmente trava firmemente no motor principal e o adaptador toca no satélite alvo. Como resultado, o MEV se tornará não um navio-tanque, mas um reboque que moverá e girará o satélite alvo com seus motores. O dispositivo provavelmente será descartável, mas, teoricamente, na presença de um suprimento de combustível e falha do alvo, ninguém interferirá no voo para outro satélite.
A especificidade da balística da órbita geoestacionária significa que você pode entrar nela e desacelerar um pouco para entrar em uma órbita que visitará outros pontos de posição. Se necessário, você pode permanecer no ponto desejado, ligeiramente disperso. Essa propriedade, conveniente para navios-tanque de satélite, pode ser usada em interesses menos altruístas. Outro dia, dois satélites da construção do já mencionado acima Orbital ATK entraram no espaço. Mas os satélites GSSAP foram comissionados pelo Departamento de Defesa dos EUA e monitorarão satélites em órbita geoestacionária a curta distância. Este é o segundo par desses satélites, os dois primeiros observam a órbita geoestacionária há dois anos. Suas manobras não são reveladas ao público em geral, e os próprios satélites são pequenos demais para serem facilmente percebidos pelos astrônomos amadores. De acordo com rumoreseles tiram fotos maravilhosas de satélites em órbita geoestacionária e, em um recente comunicado de imprensa da Força Aérea dos EUA, foi dito que um dos mais novos satélites tiraria uma foto do MUOS 5 de emergência (isso é possível quando ele voa pelo apocalipse na área de órbita geoestacionária). Um infortúnio é que, para ver essas fotos, teremos que esperar muitos anos até que sejam desclassificadas.Conclusão
A tecnologia de reabastecimento por satélite ainda não decidiu qual caminho seguir. Talvez estejamos esperando navios-tanque no estilo de Missão de Reabastecimento Robótico e talvez puxe um veículo de extensão de missão. Os benefícios econômicos também ainda não são conhecidos, por exemplo, o Orbital ATK compara os benefícios econômicos da manutenção de satélites com experimentos em veículos de lançamento reutilizáveis de Musk. Bem, espere e veja.Source: https://habr.com/ru/post/pt396881/
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