Európai mérnökök műholdak javítására készülnek az űrben. A „keringő meghibásodott teherautóik” értékes hardvereket képesek rögzíteni, szervizelni és tankolni több száz kilométerrel a fejünk felett. Az 2022 Plusz meghallgatja a Thales Alenia Space és az Exotrail betekintést legújabb innovációikra.
Manapság a műholdas szolgáltatóknak nagyon kevés lehetőségük van, amikor az űrhardverükből kifogy az üzemanyag, megsérülnek a napelemek, vagy hibakódok akadályozzák a működését.
Egyes szoftverproblémák a földről is kijavíthatók, és a mérnökök találhatnak megoldást bizonyos hardveres hibákra, de általában, ha egy műholdnak karbantartásra van szüksége, nincs kézre álló helyjavító szolgálat.
Ennek eredményeként sok régi műhold vagy az úgynevezett temetői pályákon parkol, vagy a legrosszabb esetben elsodródnak és kipörögnek az irányítás alól, ami kockázatot jelent a többi űrhardverre, és növeli az űrszemét mennyiségét.
Az űrrepülőgépek számának rohamos növekedésével az európai mérnökök most robotmechanikán dolgoznak, hogy a régebbi műholdakat hosszabb ideig repülhessenek, vagy kiszorítsák a megszűnt műholdakat a fontos pályákról.
„Olyan ez, mint egy meghibásodott teherautó az úton” – mondja Stéphanie Behar-Lafenêtre, a Thales Alenia Space projektmenedzsere az Európai Unió által finanszírozott Európai Robotikus Orbitális Támogatási Szolgáltatások (EROSS) misszióért.
Céljuk, hogy 2028-ban egy robotkarral ellátott kisméretű, európai gyártású műholdat indítsanak el egy koncepciópróba küldetés keretében.
Mit fog elérni az EROSS?
A küldetés során az EROSS találkozik megcélzott műholdjával, körberepülést végez, majd bemutatja, hogy képes elfogni és tankolni az űrhajót. A Thales Alenia Space USB-stílusú univerzális csatlakozókon is dolgozik, amelyek segítségével a robot könnyebben összeszerelheti az alkatrészeket az űrben.
A 2030-as évek elejére a vízió az, hogy az EROSS-stílusú űrrepülőgépeket a fizető ügyfelek számára telepítenék.
„Az ötlet az, hogy csak egy szervizt kérsz, hogy elvontassák egy másik helyre, megjavítsanak valamit, vagy tankoljanak. Az ötlet az, hogy olyan űrkomponenseket biztosítsunk, amelyek általában nem erre valók” – mondta az 2022 Plusz Nextnek.
Az utolsó pont döntő fontosságú. A legtöbb jelenleg a Föld körül keringő műholdat soha nem úgy tervezték, hogy szervizeljék őket. Azzal az elvárással építették őket, hogy az indulás után függetlenül működjenek mindaddig, amíg el nem fogy az üzemanyag, vagy kritikus meghibásodást szenvednek.
De manapság, amikor közel 15 000 működő műhold kering a pályán, és több ezer kiégett gép még mindig az űrben van, egyértelmű, hogy a pályán történő szervizelés megérett a fejlesztésre, beleértve a „nem együttműködő” űrhajók felfogására és javítására alkalmas mérnöki rendszereket is.
Jean-Luc Maria, az ExoTrail vezérigazgatója és társalapítója úgy fogalmazza meg a fejlődést, mint egy természetes elmozdulást azoktól az időktől, amikor a műholdak a feltárás és a felfedezés eszközei voltak, napjainkig, amikor a műholdak a földi élet alapvető infrastruktúráját jelentik.
„Amikor eléri ennek az infrastruktúrának a kritikus tömegét, új igények merülnek fel, amelyek az infrastruktúra kezelését támogatják” – mondta a francia mérnök az 2022 Plusz Nextnek. Egyszerű – ahogy az autópályáknak és a távközlési tornyoknak is szükségük van szerelőkre, úgy a műholdakra is.
Hogyan ragadj meg egy nem együttműködő műholdat?
A legtöbb műhold pályán történő kiszolgálásának technikai kihívásai óriásiak. Először is, „meg kell próbálnunk azonosítani és megragadni valamit, amiben semmi sem fogható meg” – mondta Behar-Lafenêtre. Az EROSS küldetés során a robot űrszonda megcélozza azt a fémgyűrűt, amely eredetileg összekapcsolta a műholdat a rakétával az indításhoz.
Bár nem univerzális és nem szabványosított, ez a gyűrű az űrhajók körülbelül háromnegyedén megtalálható, és mindig erősre tervezték.
„Ha megragadtad, akkor vontathatod” – mondta Behar-Lafenêtre.
„Tehát átveheti a hozzáállását és a pályaszabályozást, de a pálya egyik helyéről a másikra is áthelyezheti. Bármilyen funkciót átvehet, amit az űrszonda önmagában nem képes” – tette hozzá.
Néhány csillagkép jövőbeli szervizelést tervez, például az Eutelsat One Web műholdakat, amelyeket az oldalán mágneses lemezzel indítottak.
„Nagyon jó példa” – mondta Maria. „Tudjuk, hogy potenciálisan képesek leszünk a OneWeb műholdhoz csatlakoztatható ellenlemezt tervezni, amelyet valamikor szervizelni kell.”
Az ExoTrail már azon az úton halad, hogy harmadik féltől származó szolgáltatásokat kínáljon a műholdas társaságoknak egy általa „űrhajónak” nevezett eszközzel.
Ez az eszköz, amely először 2023-ban repült a SpaceX-szel, kis műholdakat visz el a rakétától, és mindegyiket egy nagyon meghatározott pályára szállítja, akárcsak egy kézbesítő, aki csomagokat ad le otthonában és üzleteiben.
Ezt nevezi Maria „korai szolgáltatásaiknak”, egyfajta telekocsi-megosztásnak az űrben az utolsó mérföldes szállítás érdekében. Most valami ambiciózusabbra építenek: nevezetesen a teljes randevúzási és dokkolási képességekre, amelyek lehetővé teszik az ellenőrzést, az élettartam meghosszabbítását, az üzemanyag-feltöltést és végső soron a pályajavításokat.
Egy másik kulcsfontosságú piaci szegmens, amelyre az Exotrail törekszik, az orbitális leállás, ami azt jelenti, hogy az ügyfél műholdját szándékosan lenyomják az óceán egy üres része felé. A múlt hónapban bejelentette, hogy együttműködést kötött a japán Astroscale űrcéggel, hogy 2030-ig demonstrálják a műholdak ilyen precíz ártalmatlanítását.
Mi a jogi környezet és van-e piac?
Bár a technikai kihívások óriásiak, a jogi környezet sem egyértelmű. Ha két műhold ütközik a szervizelés során, ki a felelős? Ha egy francia szervizjármű dokkol egy japán műholdra, melyik ország törvényei érvényesek? Ezek olyan kérdések, amelyeken Franciaország, Japán és más nemzetek aktívan dolgoznak olyan kereteken keresztül, mint az EU űrtörvénye és a kétoldalú megállapodások.
Aztán ott van a kérdés, hogy ki fizeti a pályán történő szervizelést, és mekkora a piac valójában. „Nehéz megbecsülni a piacot, mert olyan, mint a tyúk-tojás kérdés” – ismeri el Behar-Lafenêtre. „Mindig bizonyítani kell, hogy képes vagy rá, hogy valaki érdeklődjön a szolgáltatás megvásárlása iránt.”
Úgy tűnik, hogy a legtisztább korai piac nagyon messze van a Földtől, több mint 35 000 kilométerrel a fejünk felett, geostacionárius pályán. Ez az a hely, ahol a távközlési szolgáltatók elöregedő flottákkal rendelkeznek, amelyeket szívesebben szeretnének karbantartani, mint lecserélni.
Az alternatív távközlési megoldásokat kínáló új, alacsony Föld körüli pályán megakonstellációk révén a geostacionárius pálya kevésbé vonzó az új űrhajók indításához, így az élethosszabbítási szolgáltatások különösen fontosak gazdasági szempontból.
A pályán történő kiszolgálásnak jelentős védelmi vonatkozásai vannak, ami erős piaci keresletet kínálhat. A pályán lévő műholdak vizsgálatának, megközelítésének és manipulálásának képessége gyilkos alkalmazás a katonai világban.
– Lényegében ez valami kettős – ismerte el Maria. Oroszország, Kína és India fejlett képességeket mutatott be ezen a területen. Kína 2022-ben több ezer kilométerre mozgott meg egy geostacionárius műholdat, míg India néhány hónappal ezelőtt demonstrálta a dokkolást az űrben.
„hosszú úton” vagyunk
Ez azonban nem sima vitorlázás. A NASA az OSAM-1 (On-Orbit Service, Assembly and Manufacturing) küldetése során tapasztalta meg a tyúk-tojás problémát, amelyet 2024-ben törölt, miután a költségek megugrottak, és az előkészítetlen műholdak tankolásának kereskedelmi piaca nem jött létre.
Eközben a Northrop Grumman’s Mission Extension Vehicles 2020 óta geostacionárius pályán működik, meghosszabbítva az Intelsat műholdak élettartamát. A vállalat következő generációs Mission Robotic Vehicle-je, amelyet idén piacra terveztek, fejlett robotikát használ majd a „küldetésbővítő podok” felszerelésére, valamint az ellenőrzések, javítások és még a törmelék eltávolítására is.
A Thales Alenia Space és az Exotrail mellett több európai vállalat is fejleszt szervizképességeket.
A ClearSpace, egy svájci startup, szerződést kötött az Európai Űrügynökséggel (ESA) az első aktív űrszemét-eltávolító küldetésére 2027-ben. Rendszerük két műholdat használ párhuzamosan a világ első kereskedelmi célú aktív törmelékeltávolító küldetésére alacsony Föld körüli pályán. Az évtized későbbi részében arra is törekednek, hogy bemutassák technológiájukat a geostacionárius pályán lévő műholdak dokkolása és élettartamának meghosszabbítása érdekében.
Egy másik kulcsszereplő az olasz D-Orbit, amely az ExoTrail „űrvagonjához” hasonló koncepciójú ION Satellite Carrier-vel indult, és most a „körkörös űrgazdaság” létrehozását tűzi ki célul, űrszemét erőforrásként használva. 2024-ben megállapodást írt alá az ESA-val a RISE elnevezésű küldetésről, amely egy geostacionárius műholddal való biztonságos találkozást és dokkolást demonstrálja annak érdekében, hogy 2028-ban meghosszabbítsa hasznos élettartamát.
A pályán történő kiszolgálás jövője 2030-ra világosabb lesz. Egy évtizeden belül pedig egy tudományos-fantasztikusnak tűnő technológia az európai űrforgalom-irányítás rendszeres részévé válhat.
Ennek ellenére Maria ragaszkodik a valóság ellenőrzéséhez. „Lépésről lépésre kell megközelíteni” – mondta.
Egy nem együttműködő műholdat, amely gyorsan forog az űrben ellenőrzés nélkül, még mindig csak a hollywoodi filmekben lehetséges. „Összességében ez egy hosszú út lesz, valószínűleg minden cég számára” – mosolyog.
Mindazonáltal úton van egy egyszerű európai űrrepülőgép, és ezzel együtt több száz millió euró értékű űrhajók tankolásának és megmentésének lehetősége, meghosszabbítva a világunkat összekötő kritikus infrastruktúra élettartamát.
