Европейские инженеры создают космические «эвакуаторы» для спутников, которые смогут обслуживать, ремонтировать и дозаправлять ценные аппараты на орбите.
Сегодня у операторов спутников почти не остается вариантов, когда у их аппаратов на орбите заканчивается топливо, выходят из строя солнечные панели или сбои в системе приводят к остановке работы.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Часть программных неполадок можно устранить с Земли, инженеры иногда находят обходные решения и для отдельных аппаратных сбоев. Но в целом, когда спутнику требуется обслуживание, позвонить в удобную «космическую службу ремонта» просто некому.
В итоге многие старые аппараты либо отправляют на так называемые орбиты-кладбища, либо, в худшем случае, они начинают бесконтрольно дрейфовать и вращаться, создавая угрозу для другой космической техники и увеличивая количество мусора на орбите.
По мере стремительного роста числа космических аппаратов европейские инженеры разрабатывают роботизированных «механиков», которые смогут продлевать срок службы старых спутников или выталкивать вышедшие из строя аппараты с ключевых орбитальных трасс.
«Это как эвакуатор на шоссе», - говорит Стефани Беар-Лафенетр, руководитель проекта в компании Thales Alenia Space по миссии European Robotic Orbital Support Services (EROSS), финансируемой Европейским союзом.
Их цель - в 2028 году запустить небольшой европейский спутник с роботизированной рукой в демонстрационной миссии.
Во время миссии он сблизится с целевым спутником, выполнит облёт и инспекцию, а затем продемонстрирует, что способен захватить аппарат и заправить его топливом. В Thales Alenia Space также разрабатывают универсальные разъёмы наподобие USB, которые упростят сборку компонентов в космосе с помощью робота.
К началу 2030-х годов предполагается, что «космические эвакуаторы» по образцу EROSS будут работать уже для платных заказчиков.
«Идея в том, что вы просто заказываете услугу - отбуксировать вас в другую точку, что-то отремонтировать или дозаправить. Речь о том, чтобы оказывать сервис аппаратуре, которая изначально на это вообще не рассчитана», - объяснила она Euronews Next.
Этот последний момент принципиально важен. Большинство спутников, которые сейчас обращаются вокруг Земли, никогда не проектировались с расчётом на обслуживание. Их создавали исходя из того, что после запуска они будут работать автономно, пока не израсходуют топливо или не выйдут из строя.
Но сегодня, когда на орбите уже почти 15 000 действующих спутников и ещё несколько тысяч отработавших машин, очевидно, что пришло время развивать услуги по обслуживанию на орбите - в том числе технологии, позволяющие перехватывать и ремонтировать «несотрудничающие» аппараты, не подготовленные к такому сервису.
Генеральный директор и сооснователь компании ExoTrail Жан-Люк Мария видит в этом естественный переход от эпохи, когда спутники были инструментами исследования и открытий, к нынешней, где они стали критически важной инфраструктурой для жизни на Земле.
«Когда такая инфраструктура достигает критической массы, появляются новые потребности, связанные уже с её обслуживанием и управлением, - сказал французский инженер Euronews Next. - Всё просто: как автомагистрали и вышки связи нуждаются в ремонтных бригадах, так и спутникам требуются свои службы техподдержки».
Захват неподготовленных аппаратов
Технические сложности обслуживания большинства спутников прямо на орбите огромны. Начнём с того, что «нам нужно каким-то образом обнаружить и схватить объект, у которого вообще не за что ухватиться», - поясняет Беар-Лафенетр. В миссии EROSS роботизированный аппарат будет нацеливаться на металлическое кольцо, которым спутник изначально крепился к ракете-носителю при запуске.
Это кольцо не универсально и не стандартизировано, но оно есть примерно у трёх четвертей космических аппаратов и всегда проектируется максимально прочным.
«Если уж вы за него ухватились, аппарат можно буксировать», - говорит она.
«То есть вы берёте на себя управление его ориентацией и орбитой, можете перемещать его с одной точки орбиты в другую и фактически выполнять любые функции, с которыми сам аппарат уже не справляется», - добавляет Беар-Лафенетр.
Некоторые группировки изначально закладывают возможность будущего обслуживания, например спутники Eutelsat One Web, на которые при запуске установили магнитную пластину сбоку корпуса.
«Это очень хороший пример, - отмечает Мария. - Мы знаем, что потенциально сможем спроектировать ответную пластину, которая позволит пристыковаться к любому спутнику OneWeb, нуждающемуся в обслуживании».
ExoTrail уже движется в сторону предоставления сервисов сторонним спутниковым операторам с помощью устройства, которое в компании назвали «spacevan».
Этот аппарат, впервые запущенный с ракетой SpaceX в 2023 году, уводит малые спутники от носителя и разводит каждый по строго заданной орбите, словно курьер, развозящий посылки по домам и офисам.
Мария называет это их «первым уровнем услуг» - чем-то вроде космического каршеринга для доставки на «последней миле». Сейчас компания переходит к более амбициозной цели: создать полноценные возможности сближения и стыковки, которые откроют путь к инспекции аппаратов на орбите, продлению их ресурса, дозаправке и, в перспективе, к ремонту в космосе.
Ещё одно ключевое направление, на которое нацелена ExoTrail, - вывод спутников с орбиты, когда аппарат целенаправленно сводят в атмосферу и направляют к безлюдному участку океана. В прошлом месяце компания объявила о партнёрстве с японской Astroscale: к 2030 году они планируют продемонстрировать столь же точное управляемое сведение спутника с орбиты.
Правовые барьеры и неопределённый рынок
Хотя технических сложностей и так предостаточно, правовая база тоже остаётся размытой. Если два спутника столкнутся во время обслуживания, кто будет нести ответственность? Если французский сервисный аппарат стыкуется с японским спутником, законы какой страны применяются? Над такими вопросами сейчас работают Франция, Япония и другие государства, в том числе через такие инициативы, как разрабатываемый Космический закон ЕС, и двусторонние соглашения.
Есть и экономическая неизвестная - кто будет платить за обслуживание на орбите и насколько велик этот рынок на самом деле. «Оценить его сложно, это та же проблема "курицы и яйца", - признаёт Беар-Лафенетр. - Нужно сначала доказать, что вы способны оказать услугу, чтобы кто-то захотел её купить».
Наиболее очевидный ранний рынок находится очень далеко от Земли, на высоте более 35 тысяч километров - на геостационарной орбите. Именно там у телекоммуникационных операторов есть стареющие спутниковые группировки, которые им выгоднее поддерживать в рабочем состоянии, чем полностью заменять.
С появлением новых мега-группировок на низких орбитах, предлагающих альтернативные телеком-услуги, геостационарная орбита стала менее привлекательной для запуска новых аппаратов, и сервисы по продлению срока службы существующих спутников приобретают особый экономический смысл.
Обслуживание на орбите имеет и серьёзное военное измерение, что тоже формирует устойчивый спрос. Возможность инспектировать, сопровождать и манипулировать спутниками на орбите считается в военной сфере ключевым прикладным инструментом.
«По своей сути это двойная, гражданско-военная технология», - признаёт Мария. Россия, Китай и Индия уже продемонстрировали продвинутые возможности в этой области. Так, Китай в 2022 году переместил геостационарный спутник на тысячи километров, а Индия несколько месяцев назад отработала стыковку на орбите.
«Долгий путь»
Однако всё развивается отнюдь не гладко. NASA сама столкнулась с проблемой «курицы и яйца» в миссии OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing): в 2024 году её отменили из-за резкого роста стоимости и отсутствия коммерческого рынка дозаправки неподготовленных спутников.
Тем временем аппараты Mission Extension Vehicle компании Northrop Grumman с 2020 года работают на геостационарной орбите, продлевая срок службы спутников Intelsat. Следующее поколение - Mission Robotic Vehicle, запуск которого намечен на этот год, - будет использовать продвинутую робототехнику, чтобы устанавливать специальные модули продления ресурса, а также проводить инспекции, ремонт и даже удаление обломков.
Помимо Thales Alenia Space и ExoTrail, над технологиями обслуживания спутников работают и другие европейские компании.
Швейцарский стартап ClearSpace заключил с Европейским космическим агентством (ESA) контракт на первую активную миссию по удалению космического мусора, запланированную на 2027 год. Их система использует два спутника, работающих в связке, для первой в мире коммерческой операции по активному удалению обломков на низкой околоземной орбите. Позже в этом десятилетии компания намерена продемонстрировать и возможность стыковки со спутником на геостационарной орбите, чтобы продлить срок его службы.
Другой важный игрок - итальянская компания D-Orbit, начавшая с платформы ION Satellite Carrier, по концепции похожей на «spacevan» ExoTrail, а теперь нацелившаяся на создание «круговой космической экономики», где обломки на орбите станут ресурсом. В 2024 году D-Orbit подписала контракт с ESA на миссию RISE, которая в 2028 году должна продемонстрировать безопасное сближение и стыковку с геостационарным спутником, чтобы продлить срок его полезной службы.
К 2030 году контуры будущего обслуживания на орбите должны проясниться. И уже в течение ближайших десяти лет технология, ещё недавно напоминавшая научную фантастику, может стать обычной частью системы управления космическим движением Европы.
Тем не менее Мария призывает трезво оценивать перспективы. «Нам нужен поэтапный подход», - говорит он.
Поймать в космосе «несотрудничающий» спутник, который быстро и хаотично вращается, пока возможно только в голливудских фильмах. «В общем, путь предстоит долгий, пожалуй, для всех компаний», - улыбается он.
И всё же простой европейский «космический эвакуатор» уже на подходе, а вместе с ним - возможность заправлять и спасать аппараты стоимостью в сотни миллионов евро, продлевая жизнь критически важной инфраструктуры, которая связывает наш мир.