Заправка спутника топливом – дело непростое и опасное. Ошибка, искра могут привести к взрыву, после которого с трудом можно будет распознать фрагменты спутника среди фрагментов строений космодрома, на котором происходит заправка. Либо же в результате такого инцидента будет потерян не один спутник, а два, включая спутник-заправщик. Отработка технологии космической заправки спутников поэтому нужна вдвойне. С одной стороны, перед реализацией такого трудного автоматического процесса в космосе, где под угрозой окажутся как два дорогостоящих аппарата, так и другие спутники из-за опасности образования космического мусора, необходимо его многократно отработать. С другой стороны, те же подходы к созданию автоматической системы заправки можно использовать и на Земле, чтобы освободить человека от опасной работы с заправкой.
NASA уже провело космические эксперименты по дозаправке спутника на орбите, используя крупнейшую лабораторию человека в космосе – Международную космическую станцию. Эксперимент RRM завершился успешно, но в любом случае космонавты были вне опасности. Топливо при этом не использовалось. Эксперимент с передачей топлива проводится на Земле и носит название RROxiTT (автоматизированная перекачка окислителя).
Робот, заправляющий макет спутника (phys.org)
В январе прошлого года эксперимент RRM показал, что дистанционно управляемый робот способен справиться с системой винтов и клапанов топливного бака спутника, не предназначенного для дозаправки. Для того, чтобы удовлетворить требованиям по безопасности Международной космической станции, в качестве топлива использовался этанол. Оборудование для эксперимента было создано в отделении Средств обслуживания спутников Центра космических полетов имени Годдарда. Это был первый крупный этап работы над технологией, RROxiTT – его вторая часть. «Мы были воодушевлены результатами RRM. Но мы всегда думали, какой будет следующий шаг, – говорит заместитель руководителя проекта Бенжамин Рид. – Многие аспекты космической заправки нельзя безопасно протестировать на борту МКС. Новым шагом в этом направлении является проект RROxiTT».
Задача этого этапа в освоении перспективной космической технологии – заставить робота заправить спутник окислителем в приближенным к реальным условиях – под высоким давлением и через сложную систему клапанов. И снова целевой спутник считается не предназначенным для дозаправки. Это важный момент, так как до успешной демонстрации заправки на орбите создатели спутников не будут ставить на них специальную систему для облегчения процесса, ведь это драгоценные килограммы, запускаемые в космос.
Главной проблемой проекта является опасность находящейся в распоряжении робота субстанции. Окислитель, обычно тетроксид азота, предназначен для смешивания с топливом двигательной установки спутника. При смешивании происходит моментальное возгорание, производящее необходимую реактивную тягу для перемещения аппарата с орбиты на орбиту. Окислитель обычно находится в резервуарах спутников под давлением до 20 атмосфер. Токсичный, чрезвычайно горючий и сжатый, окислитель требует уникальных технологий и осторожности для транспортировки, хранения и, тем более, заправки.
Для того, чтобы разрешить главные проблемы своего проекта, сотрудники Центра Годдарда, создающего аппараты, сотрудничают со специалистами Космического центра имени Кеннеди, главная задача которых – запуск спутников. В распоряжении сотрудников этого центра находится космодром на мысе Канаверал, главная пусковая площадка США, и уж они-то знают толк и все проблемы заправки спутников топливом и окислителем.
Управление роботом (phys.org)
На долю Центра имени Кеннеди выпало создание специальной системы перекачки топлива, соединяющей два резервуара, на долю Центра Годдарда – система доступа к топливному баку спутника. Первые использовали свой опыт заправки спутников, вторые – наработки RRM. Обе системы установлены на робота, готового выполнить любую задачу. Робот расположен в центре Кеннеди, но управляется из центра Годдарда, чтобы дополнительно моделировать ситуацию на орбите, когда заправщик управляется с Земли. Автоматическая заправка – дело еще более далекого будущего.
Главный оператор робота не имеет перед глазами даже видео, показывающее поведение робота со стороны. Ему помогают несколько человек, получающих вспомогательные данные. Главный источник данных – камера, установленная на роботе, и показывающая цель – систему клапанов макета спутника. Для управления используются джойстик и клавиатура. Задержка сигнала при этом незначительна, и расстояние между обоими центрами, составляющее почти 1300 километров, с лихвой покрывает расстояние до спутника, находящегося на низкой околоземной орбите (особенно если учесть передачу сигнала через спутники).