|
НАСА будет заправлять и ремонтировать спутники на орбите
|
|
|
|
НАСА планирует миссию, чтобы продемонстрировать возможность ремонта и модернизации спутников на околоземной орбите. Миссия под названием OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing-1) отправит автоматический космический корабль, оснащенный роботизированными руками и всеми инструментами и оборудованием, необходимыми для ремонта, дозаправки или продления срока службы спутников, даже если они спутники не предназначены для обслуживания на орбите. Первый испытательный полет OSAM-1 планируется запустить не ранее 2026 года, и он выйдет на низкую околоземную орбиту для встречи, захвата и стыковки со спутником наблюдения Земли Landsat 7, находящимся на орбите с 1999 года. Это первое в своем роде демонстрационное испытание по дозаправке, а затем перевод спутника на новую орбиту. Хотя некоторые части миссии автономны, люди-телеоператоры будут выполнять большую часть процедур и маневров удаленно с Земли.
|
|
|
|
НАСА заявляет, что ремонт спутников — вместо того, чтобы просто позволить дрейфовать по орбите Земли выведенным из строя космическим кораблям, — помогает уменьшить космический мусор, чтобы создать более устойчивое будущее для исследования космоса. Кроме того, в ходе испытательного полета будет оцениваться сборка и производство роботов на орбите, которые многие считают технологиями, необходимыми для будущего, такими как техническое обслуживание во время длительных миссий человека в нашей Солнечной системе, а также строительство и обслуживание сооружений на орбите Луны или Марса.
|
|
|
Первоначальная идея спутника, обслуживающего космический корабль, принадлежит известному инженеру НАСА Фрэнку Чеполлине, который занимается ремонтом космических кораблей на орбите. Он руководил группами, отвечающими за планирование и постановку пяти миссий по обслуживанию космического телескопа Хаббл. Он помог разработать специализированные инструменты и процедуры, которые астронавты будут использовать для успешного ремонта и модернизации Хаббла, поддерживая работоспособность почтенного телескопа на годы дольше, чем предполагалось, и позволяя устанавливать более совершенные инструменты и технологии в каждой последующей миссии. Он также руководил группами, которые разрабатывали методы ремонта других спутников в первые дни эры космических челноков.
|
|
|
|
«Для меня поразительно, что мы просто выбрасываем спутники на орбиту», — сказала мне Чеполлина в 2016 году, когда я посетил Центр роботизированных операций в том, что тогда называлось Управлением возможностей обслуживания спутников в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «Казалось, что мы должны найти способ починить эти спутники по экономическим причинам и для научных преимуществ, которые мы могли бы извлечь. Я хотел найти способ починить и модернизировать спутники».
|
|
|
|
Чеполлина, которому сейчас 85 лет, совсем недавно ушел из НАСА, но он воспитал и обучил несколько поколений инженеров, никогда не отказываясь от своей мечты ремонтировать спутники. После нескольких предложений по обслуживанию миссий эта концепция была официально признана миссией и получила статус «статьи статьи» в бюджете НАСА. Но предстоит еще много работы, чтобы быть готовым к запуску к 2026 году.
|
|
|
|
«Когда вы делаете что-то впервые, появляется множество новых технологий и процедур, и вы неизбежно сталкиваетесь с препятствиями и неудачами, и мы ничем не отличаемся», — сказал в интервью Росс Генри, менеджер по обслуживанию полезной нагрузки OSAM-1. с Вселенной сегодня. «Мы имеем дело с несколькими новыми системами, такими как новая система лидара (обнаружение света и определение дальности), уникальная система подачи топлива и две роботизированные руки [одна является дублирующей резервной], которые могут использовать одиннадцать уникальных инструментов и адаптеров, каждый со специфическими свойствами. цель как часть миссии».
|
|
|
|
Основной целью первого испытательного полета OSAM-1 будет дозаправка Landsat 7, который находится на высоте около 705 км (440 миль) над Землей. Но поскольку Landsat 7, как и многие другие спутники, никогда не предназначался для обслуживания и даже не был замечен снова, космический корабль OSAM-1 не может просто подъехать рядом с другим спутником и подключить топливный шланг.
|
|
|
|
Во-первых, OSAM-1 нужно будет подобраться достаточно близко, чтобы один из манипуляторов робота захватил Landsat 7, а затем выполнить стыковочные маневры, используя оригинальный стыковочный зажим или кольцо Мармана на спутнике.
|
|
|
|
«Тогда нам предстоит проделать большую работу, чтобы получить доступ к заправочной площадке», — объяснил Генри. «Дистанционным операторам OSAM-1 придется разрезать многослойную изоляционную тепловую оболочку и убрать ее с пути, чтобы обнажить клапаны наполнения и слива. Но когда они были закрыты перед запуском, эти клапаны были закрыты проволокой блокировки, так что нам придется пойти со специальными ножницами и вырезать их. Кроме того, есть лишние защитные колпачки, которые мы удалим».
|
|
|
|
OSAM-1 будет нести 122 кг (270 фунтов) топлива, и планируется передать 115 кг (250 фунтов) из него на Landsat 7 с помощью роботизированного манипулятора и системы выдвижных шлангов.
|
|
|
|
Конечно, все это происходит, когда оба космических корабля движутся со скоростью около 26 500 км/ч (16 500 миль в час). OSAM-1 оснащен шестью камерами сближения и сближения для использования при приближении к Landsat 7. Дополнительные двадцать одна камера являются частью специализированной системы датчиков зрения, позволяющей телеоператорам наблюдать за операциями со всех сторон, а прожекторы обеспечивают освещение для работы. продолжаются даже во время орбитальной ночи, которая случается примерно каждые 50 минут. Период обращения Landsat 7 составляет 99 минут.
|
|
|
|
Центр управления роботами Годдарда включает в себя специализированный испытательный стенд с черными стенами, обтянутыми шторами, так что, когда свет выключен, он имитирует темноту космоса. Это позволяет проводить обучение с полным погружением на полномасштабных макетах Landsat 7 и OSAM-1.
|
|
|
|
Ранее эта миссия была известна как Restore-L и была сосредоточена исключительно на дозаправке и ремонте. Но в феврале 2019 года к миссии был добавлен новый компонент под названием «Ловкий робот космической инфраструктуры» (SPIDER).
|
|
|
|
«Это добавляет часть OSAM-1, связанную со сборкой и производством, — сказал Генри. «Как только мы закончим с Landsat 7, мы выпустим его, а затем приступим к сборке и производству».
|
|
|
|
SPIDER включает в себя собственный роботизированный манипулятор длиной 5 метров (16 футов), в результате чего общее количество роботизированных манипуляторов, летающих на OSAM-1, достигает трех. SPIDER соберет действующую 3-метровую (9-футовую) антенну связи, построенную из частей, доставленных в космос, и продемонстрирует передачу в Ka-диапазоне с наземной станцией.
|
|
|
|
SPIDER также изготовит 32-футовую (10-метровую) легкую композитную балку, чтобы проверить возможность строительства крупных космических кораблей на орбите.
|
|
|
|
Разработка всех систем, инструментов и методов потребовала участия нескольких областей технологии.
|
|
|
|
«С нами работает много действительно нишевых инженеров, которые разбираются в этом и делают это изо дня в день», — сказал Генри. «Некоторые из наших самых уникальных инженеров — люди-роботы, которые знают, как устроены руки, и понимают нюансы суставов и механизмов — например, в какие позы можно и нельзя ставить руку, или если локтевой сустав выходит из строя, они знают, как вы все еще можете двигать концевой эффектор с помощью шести других приводов. У нас есть действительно отличная рабочая сила, которая глубоко погрузилась в техническую часть этой миссии в течение нескольких лет. Они все лидеры в своей области, я не знаю Думаю, есть еще одна такая же команда в стране или, может быть, даже в мире».
|
|
|
|
По словам Генри, поиск подходящего спутника-кандидата в качестве экспериментального объекта для этой демонстрационной миссии занял несколько лет переговоров, поскольку требования были конкретными, и это должен был быть спутник, принадлежащий правительству.
|
|
|
|
«Нам нужно было государственное агентство, которое было бы готово, чтобы их спутник первым продемонстрировал эту технологию», — сказал Генри. «Landsat 7 отвечает всем требованиям по ряду причин. Он находится на легкодоступной орбите, и его срок службы подходит к концу с точки зрения генерирующей науки. Landsat 9 уже запущен и вводится в эксплуатацию, так что его преемник уже запущен и функционирует».
|
|
|
|
Номинальная научная миссия Landsat 7 завершилась 6 апреля 2022 года, и его основной научный инструмент, Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), был переведен в режим ожидания. Но за двадцать два года его эксплуатации были получены существенные данные по управлению и оценке земного покрова, исследованиям глобальных изменений и картографированию.
|
|
|
|
Финансируемая и базовая миссия для OSAM 1 - это «один и готово», когда он завершит обслуживание, дозаправку, а затем сборку и производство, его планируется вывести с орбиты и сжечь в атмосфере Земли.
|
|
|
|
«Учитывая это, мы понимаем, что управляем очень мощным транспортным средством с доступным топливом, — сказал Генри, — поэтому есть много людей, которые хотели бы, чтобы мы выполнили следующую миссию, пока мы находимся на орбите. прямо сейчас ничего не было объявлено или профинансировано».
|
|
|
|
Генри сказал, что для него большая честь и он рад возглавить усилия по осуществлению мечты Фрэнка Чеполлины о наличии на орбите настоящего спутника, обслуживающего «эвакуатор». У Чеполлины есть еще одна мечта: флот этих спутников, похожих на эвакуаторы, мог бы строить в космосе не только жилища, но и большие космические телескопы, способные, например, напрямую отображать далекие экзопланеты.
|
|
|
|
«То, что мы демонстрируем в части сборки и производства, закладывает основу для будущих достижений в поисках внеземной жизни и, надеюсь, колонизации Солнечной системы», — сказал Генри. «Я думаю, что спустя десятилетия вы сможете проследить это до OSAM-1, которая стала первой миссией США, продемонстрировавшей эти возможности на орбите».
|
|
|
|
Источник
|
