Európai mérnökök készülnek műholdak javítására az űrben. A "keringő bontóautóik" több száz kilométer magasan a fejünk felett képesek javítani, szervizelni és feltölteni az értékes hardvereket. Az Euronews a Thales Alenia Space és az Exotrail legújabb innovációiról hallhat betekintést.
Ma a műholdak üzemeltetőinek nagyon kevés lehetőségük van, ha az űreszközükből kifogy az üzemanyag, a napelemek megsérülnek, vagy a hibakódok megakadályozzák a működést.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
Egyes szoftverproblémákat a földről is ki lehet javítani, és a mérnökök bizonyos hardverproblémákra is találnak megoldásokat, de általában, ha egy műholdnak karbantartásra van szüksége, nincs kéznél lévő űrjavító szolgálat, amelyet felhívhatnának.
Ennek eredményeképpen sok régi műhold vagy úgynevezett temetői pályán parkol, vagy a legrosszabb esetben sodródik és irányíthatatlanul pörög, veszélyeztetve más űreszközöket és növelve az űrszemét mennyiségét.
Mivel az űreszközök száma rohamosan nő, az európai mérnökök most olyan robotmechanikai megoldásokon dolgoznak, amelyek segítségével a régebbi műholdak tovább repülhetnek, vagy a használaton kívüli műholdakat kiszoríthatják a fontos pályákról.
"Olyan ez, mint egy bontó teherautó az úton" - mondja Stéphanie Behar-Lafenêtre, a Thales Alenia Space projektvezetője az Európai Unió által finanszírozott European Robotic Orbital Support Services (EROSS) misszióról.
Céljuk, hogy 2028-ban egy kisméretű, európai gyártású, robotkarral ellátott műholdat indítsanak el egy próba-koncepció küldetés keretében.
Mit fog elérni az EROSS?
A küldetés során az EROSS randevúzik a célműholddal, egy körberepülési ellenőrzést végez, majd demonstrálja, hogy képes befogni és feltölteni az űreszközt. A Thales Alenia Space olyan USB-stílusú univerzális csatlakozókon is dolgozik, amelyek lehetővé teszik, hogy a robot könnyebben összeszerelje az alkatrészeket az űrben.
A 2030-as évek elejére az elképzelések szerint az EROSS típusú űrbontó teherautókat már fizető ügyfelek számára is bevetnék.
"Az elképzelés az, hogy az ember csak egy szolgáltatást kér, hogy elvontasson egy másik hely felé, vagy hogy megjavítson valamit, vagy hogy tankoljon. Az ötlet az, hogy olyan űrkomponensek számára nyújtsunk szolgáltatásokat, amelyek általában nem erre szolgálnak" - mondta az Euronews Nextnek.
Az utolsó pont döntő fontosságú. A jelenleg a Föld körül keringő legtöbb műholdat sosem úgy tervezték, hogy szervizelni lehessen. Azzal az elvárással építették őket, hogy a felbocsátás után önállóan működjenek, amíg ki nem fogy az üzemanyaguk, vagy kritikus meghibásodás nem következik be.
Manapság azonban, amikor közel 15 000 működő műhold kering a Föld körül, és több ezer nem működő gép van még az űrben, egyértelmű, hogy a pályán történő szervizelés megérett a fejlesztésre, beleértve a "nem együttműködő" űreszközök befogására és javítására képes műszaki rendszereket is.
Jean-Luc Maria, az ExoTrail vezérigazgatója és társalapítója úgy fogalmaz, hogy a fejlesztés természetes váltás a korszakból, amikor a műholdak a felfedezés és a felfedezés eszközei voltak, napjainkba, amikor a műholdak a földi élet alapvető infrastruktúráját jelentik.
"Amikor elérjük ennek az infrastruktúrának a kritikus tömegét, új igények kezdenek felmerülni, amelyek az infrastruktúra kezelését szolgálják" - mondta a francia mérnök az Euronews Nextnek. Ez egyszerű - ahogy az autópályáknak és a távközlési tornyoknak, úgy a műholdaknak is szükségük van javító személyzetre.
Hogyan lehet megragadni egy nem együttműködő műholdat?
A legtöbb műhold pályán történő szervizelése hatalmas technikai kihívást jelent. Először is, "meg kell próbálnunk azonosítani és megragadni valamit, aminek egyáltalán nincs mit megragadni" - mondta Behar-Lafenêtre. Az EROSS küldetés során a robotűrhajó azt a fémgyűrűt fogja megcélozni, amely eredetileg a műholdat a rakétához kötötte a felbocsátáskor.
Bár nem univerzális és nem szabványosított, ez a gyűrű az űrhajók mintegy háromnegyedén megtalálható, és mindig úgy tervezik, hogy stabil legyen.
"Ha egyszer megragadtuk, akkor már lehet is vontatni" - mondta Behar-Lafenêtre.
"Tehát átveheted a helyzetét és a pálya irányítását, de a pálya egyik helyéről a másikra is áthelyezheted. Bármilyen funkciót átvehetsz, amire az űreszköz önmagában nem képes" - tette hozzá.
Egyes konstellációk tervezik a jövőbeni szervizelést, mint például az Eutelsat One Web műholdak, amelyeket egy mágneses lemezzel az oldalán indítottak útnak.
"Ez egy nagyon jó példa" - mondta Maria. "Tudjuk, hogy potenciálisan képesek lennénk egy ellenlemezt tervezni, amelyet a OneWeb műholdhoz rögzíthetnénk, amelyet valamikor szervizelni kellene".
Az ExoTrail már elindult azon az úton, hogy harmadik fél által nyújtott szolgáltatásokat kínáljon a műholdas cégeknek egy "spacevan" nevű eszközzel.
Ez az eszköz, amely először 2023-ban repült a SpaceX-szel, kis műholdakat szállít el a rakétától, és mindegyiket egy nagyon meghatározott pályára juttatja, akárcsak egy kézbesítő, aki csomagokat dob ki otthonoknál és vállalkozásoknál.
Ezt nevezi a Maria "korai szolgáltatásaiknak", egyfajta fuvarmegosztásnak az űrben az utolsó mérföldes kiszállításhoz. Most valami sokkal ambiciózusabbra készülnek: nevezetesen teljes randevú- és dokkolási képességekre, amelyek lehetővé teszik az ellenőrzést, az élettartam meghosszabbítását, az üzemanyag-utántöltést és végül az orbitális javításokat.
Az Exotrail egy másik kulcsfontosságú piaci szegmens, amelyet megcéloz, a deorbitálás, amelynek lényege, hogy az ügyfél műholdját szándékosan az óceán egy üres része felé lökik. A múlt hónapban bejelentette, hogy partnerséget kötött az Astroscale japán űrvállalatával, hogy 2030-ig demonstrálják az ilyen precíz műhold-eltávolítást.
Mi a jogi környezet és van-e piac?
Miközben a technikai kihívások óriásiak, a jogi környezet is tisztázatlan. Ha két műhold összeütközik szervizelés közben, ki a felelős? Ha egy francia szervizjármű dokkol egy japán műholddal, melyik ország törvényei érvényesek? Franciaország, Japán és más nemzetek aktívan dolgoznak ezeken a kérdéseken, például az uniós űrjog és kétoldalú megállapodások keretében.
Aztán ott van még az a kérdés, hogy ki fogja fizetni a pályán történő szervizelést, és mekkora a piac. "Nehéz megbecsülni a piacot, mert ez olyan, mint a tyúk és a tojás kérdése" - ismeri el Behar-Lafenêtre. "Mindig be kell bizonyítani, hogy képesek vagyunk rá, hogy valaki érdeklődjön a szolgáltatás megvásárlása iránt."
Úgy tűnik, hogy a legegyértelműbb korai piac a Földtől nagyon-nagyon messze, több mint 35 000 kilométerre a fejünk felett, geostacionárius pályán található. Itt a távközlési szolgáltatóknak elöregedő flottájuk van, amelyet inkább karbantartanának, mintsem lecserélnének.
Mivel az új alacsony Föld körüli pályán működő megakonstellációk alternatív távközlési megoldásokat kínálnak, a geostacionárius pálya kevésbé vonzóvá vált az új űreszközök indítása szempontjából, így az élettartam-hosszabbítási szolgáltatások különösen gazdasági érdekeltséggel bírnak.
A pályán történő szervizelésnek jelentős védelmi vonatkozásai vannak, ami erős piaci keresletet jelenthet. A pályán lévő műholdak ellenőrzése, megközelítése és manipulálása a katonai világ egyik legfontosabb alkalmazása.
"Lényegét tekintve ez valami kettős dolog" - ismerte el Maria. Oroszország, Kína és India mind demonstrált fejlett képességeket ezen a területen. Kína 2022-ben több ezer kilométerre mozgatott egy geostacionárius műholdat, míg India néhány hónapja mutatta be a dokkolást az űrben.
Hosszú úton vagyunk
Nem minden azonban sima ügy. A NASA megtapasztalta a tyúk és a tojás problémáját az OSAM-1 (On-orbit Servicing, Assembly, and Manufacturing) misszióval, amelyet 2024-ben törölt, miután a költségek felszaladtak, és a felkészületlen műholdak feltöltésének kereskedelmi piaca nem jött létre.
Eközben a Northrop Grumman Mission Extension Vehicle-jei 2020 óta működnek geostacionárius pályán, meghosszabbítva az Intelsat műholdak élettartamát. A vállalat következő generációs Mission Robotic Vehicle, amelynek indítását idén tervezik, fejlett robotikát használ majd a "küldetéshosszabbító kapszulák" telepítéséhez, valamint ellenőrzések, javítások és akár törmelékeltávolítás elvégzéséhez.
A Thales Alenia Space és az Exotrail mellett több európai vállalat is fejleszt szervizelési képességeket.
A ClearSpace, egy svájci startup, szerződést kötött az Európai Űrügynökséggel (ESA) az első aktív űrszemét-eltávolító küldetésre 2027-ben. Rendszerük két műholdat használ, amelyek tandemben dolgoznak a világ első kereskedelmi célú aktív törmelékeltávolító küldetése során alacsony Föld körüli pályán. Még ebben az évtizedben be akarják mutatni, hogy technológiájukkal egy geostacionárius pályán lévő műholdhoz is dokkolhatnak, és meghosszabbíthatják annak élettartamát.
Egy másik fontos szereplő az olasz D-Orbit, amely az ExoTrail "űrbuszához" hasonló koncepciójú ION műholdhordozóval kezdte, és most az űrszemetet erőforrásként használva a "körkörös űrgazdaság" megteremtését tűzte ki célul. 2024-ben megállapodást kötött az ESA-val a RISE nevű küldetésről, amely 2028-ban egy geostacionárius műholddal való biztonságos randevú és dokkolás demonstrálására szolgál, hogy meghosszabbítsa annak hasznos élettartamát.
A pályán történő szervizelés jövője 2030-ra tisztázódhat. Egy évtizeden belül pedig egy sci-finek tűnő technológia az európai űrforgalom irányításának rendszeres részévé válhat.
Maria mindazonáltal ragaszkodik egy valóságellenőrzéshez. "Lépésről lépésre történő megközelítésre van szükségünk" - mondta.
Egy nem együttműködő, az űrben gyorsan irányíthatatlanul pörgő műhold elkapása még mindig csak a hollywoodi filmekben lehetséges. "Mindent egybevetve, valószínűleg hosszú út lesz ez minden vállalat számára" - mosolyog.
Mindazonáltal egy egyszerű európai űrbaleseti teherautó úton van, és vele együtt a több százmillió euró értékű űreszközök feltöltésének és mentésének képessége, meghosszabbítva a világunkat összekötő kritikus infrastruktúra élettartamát.