В ближайшие полвека ряд технологических секторов, уже присутствующих на Земле, нацелен на экспансию в космическое пространство, причем многие страны стремятся оказаться во главе этого процесса. От фармацевтических исследований в условиях невесомости до добычи новых полезных ископаемых, космического туризма и военного превосходства — перспективы космических технологий и инвестиций в них никогда не были такими обширными.
Для того чтобы эти идеи стали реальностью, спутниковые операторы должны обладать возможностью обслуживать и дозаправлять свои космические аппараты на орбите. Этот процесс долгие годы казался научной выдумкой, однако ряд компаний способны реализовать эти возможности уже в ближайшие пять лет.
За последние два года различные организации и государственные космические агентства работали над множеством программ, направленных на исследование аспектов устойчивого маневрирования в космосе, акцентируя внимание на автономной дозаправке спутников. Эти усилия считаются ключевыми для безопасности в космосе и для развития новых экономических возможностей.
Особое внимание уделяется развитию возможностей дозаправки в космосе с целью внедрения эффективных технологий в ближайшие пять лет. Важные события и достижения происходили в последние месяцы.
В январе было объявлено, что Командование космических систем США выбрало пассивный дозаправочный модуль (PRM) компании Northrop Grumman в качестве предпочтительного стандарта интерфейса дозаправки, что подразумевает его одобрение для использования на будущих спутниках, нуждающихся в дозаправке. Подобные шаги призваны продвигать космическую технологию и обеспечивать безопасность в космосе.
Проект PRM был начат компанией Northrop Grumman в 2021 году и уже в процессе интеграции в космический аппарат Mission Robotic Vehicle (MRV). Этот корабль предназначен для миссий обслуживания на орбите и планируется к запуску в 2025 году в партнерстве с DARPA и SpaceLogistics, дочерней компанией Northrop Grumman. Кроме того, Northrop Grumman заключила контракт на участие в миссии Космических сил в 2025 году.
Внедрение концепции дозаправки в космосе открывает новые стратегические возможности для космических операций, что приравнивается к маневренности военных стратегий. В таком деле выполнение дозаправки в космосе требует слаженных действий, а также тщательного планирования миссии.
Дочерняя организация японской компании Astroscale в настоящее время разрабатывает первый космический аппарат для продления срока службы геостационарных (GEO) спутников. Он предназначен для выполнения различных функций, таких как стабилизация станции, управление ориентацией с помощью роботизированных обслуживающих манипуляторов, а также коррекция орбиты и наклона. Через сервисную программу "Life Extension In-Orbit" (LEXI), компания Astroscale US разработала технологии, которые стали основой для проекта APS-R, включая расширенные возможности сближения и стыковки.
Тем временем ВВС и Космические силы США проводят эксперимент под названием Тетра-5 с целью демонстрации дозаправки гидразином на геостационарной орбите (GEO) в 2025 году. В ходе миссии космический корабль Тетра-5, разработанный компанией Orion Space Systems, будет стыковаться с топливным складом, поставляемым компанией Orbit Fab, с применением быстрого интерфейса передачи жидкости RAFTI (Rapid Fluid Transfer Interface), размещенного на спутнике Impulse Space. Программа общей стоимостью 44,5 миллиона долларов успешно прошла критический анализ проекта.
Доктрина «динамических космических операций» была заложена при строительстве самолета KC-135 Stratotanker, который стал ключевым элементом воздушных операций для ВВС США, обеспечивая возможность дозаправки воздушных судов во время полета. Текущие усилия командования направлены на создание новой доктрины, озаглавленной «динамическими космическими операциями», цель которой заключается в изменении подхода к управлению спутниками, отказавшись от традиционного ограничения маневрирования для экономии топлива.
На геостационарной орбите и за ее пределами
В последнем докладе Analysys Mason прогнозируется, что общий доход от орбитальных спутниковых услуг достигнет более 18 миллиардов долларов, при этом поддержание срока службы, включая дозаправку, составит одну треть от этой суммы за период с 2023 по 2033 год. «Снижение образования космического мусора стало бы важнейшим в этом списке, если бы правовая структура и коммерческая жизнеспособность были более четко определены», — говорится в докладе. Также отмечается постановление Федеральной комиссии связи США от 2022 года, требующее вывода космических аппаратов с орбиты на околоземной орбите в течение пяти лет, а не 25 лет, как хороший первый шаг, наряду с такими проектами, как сотрудничество JAXA/Astroscale или миссия Clearspace-1 Европейского космического агентства.
Тем не менее, остаются неясными рамки этого нового постановления. Пока непонятно, будет ли это обязательная, интегрированная часть разработки будущих спутниковых миссий или только опция в случае необходимости.
На данный момент программы, направленные на устойчивое маневрирование в космосе, ориентированы на спутники в геостационарной орбите. Однако после подтверждения технологии, участники отрасли начнут рассматривать возможности использования этих технологий для поддержки миссий на других орбитах, включая низкую земную орбиту, окололунную орбиту и дальний космос.
В конце прошлого года DARPA начала программу исследований под названием «10-летнее исследование возможностей лунной архитектуры» (ЛунА-10), целью которой является изучение технологий, необходимых для создания интегрированной, устойчивой коммерческой лунной инфраструктуры.
Компания Cislunar Technologies из Колорадо получила контракт на первую фазу исследований, которая началась в декабре прошлого года и продлится семь месяцев. Они разрабатывают «модульную космическую литейную фабрику», которая будет перерабатывать космический мусор и неактивные спутники в металлическое сырье и строительные материалы, а возможно даже в топливо для будущей лунной экосистемы, говорит Гэри Калнан, соучредитель и генеральный директор компании.
Этот бизнес-план станет действенным только при условии успеха усилий по дозаправке в космосе, которые на текущий момент демонстрируют такие компании, как Northrop Grumman и Astroscale. Это целый набор ключевых фрагментов, необходимый для построения такой космической экономики.
