_ NASA este construirea unei misiuni care va alimenta și repara sateliții de pe orbită

NASA plănuiește o misiune pentru a demonstra capacitatea de a repara și moderniza sateliții pe orbita Pământului. Misiunea, numită OSAM-1 (On-orbit Service, Assembly, and Manufacturing-1), va trimite o navă spațială robotică echipată cu brațe robotizate și toate instrumentele și echipamentele necesare pentru a repara, alimenta sau extinde durata de viață a sateliților, chiar dacă aceștia sateliții nu au fost proiectați pentru a fi deserviți pe orbită.

Primul zbor de testare al OSAM-1 este programat să fie lansat nu mai devreme de 2026 și va merge pe orbita joasă a Pământului pentru a se întâlni, a se lupta și a andoca cu Landsat 7, un satelit de observare a Pământului care se află pe orbită din 1999. Misiunea va efectua un test demonstrativ de realimentare, primul de acest fel, apoi va muta satelitul pe o nouă orbită. În timp ce unele părți ale misiunii sunt autonome, teleoperatorii umani vor efectua o mare parte din procedurile și manevrele de la distanță de pe Pământ.

NASA spune că repararea sateliților – în loc să lase doar navele spațiale dispărute să se deplaseze pe orbita Pământului – ajută reduceți resturile spațiale pentru a crea un viitor mai durabil pentru explorarea spațiului. În plus, zborul de testare va evalua pe orbită asamblarea și fabricarea robotilor, pe care mulți o consideră o tehnologie necesară pentru viitor, cum ar fi întreținerea în timpul misiunilor umane de lungă durată în Sistemul nostru Solar și construirea și menținerea structurilor pe orbita Lunii sau Marte.

Ideea originală pentru o navă spațială de întreținere prin satelit este creația renumitului inginer NASA Frank Cepollina, care are o istorie în repararea navelor spațiale pe orbită. El a condus echipele însărcinate cu planificarea și coregrafia celor cinci misiuni de service pentru telescopul spațial Hubble. El a ajutat la proiectarea instrumentelor și procedurilor specializate pe care astronauții le-ar folosi pentru a repara și a moderniza cu succes Hubble, menținând venerabilul telescop în funcțiune ani de zile mai mult decât era proiectat și permițând instalarea unor instrumente și tehnologii mai bune în fiecare misiune succesivă. De asemenea, a condus echipe care au dezvoltat tehnici pentru a repara alți sateliți în primele zile ale erei navetei spațiale.

„Pentru mine, este uimitor că am arunca sateliții pe orbită”, mi-a spus Cepollina în 2016, când am vizitat Centrul de Operații Robotice la ceea ce se numea atunci Biroul de Capacități de Serviciu prin Sateliți de la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA. „Se părea că ar trebui să găsim o modalitate de a repara acești sateliți din motive economice și pentru beneficiile științifice pe care le-am putea obține. Am vrut să găsesc o modalitate de a repara și de a moderniza sateliții.”

Cepollina, acum în vârstă de 85 de ani, s-a retras de curând de la NASA, dar a îndrumat și instruit mai multe generații de ingineri, fără a renunța niciodată la visul său de a repara sateliții. După mai multe propuneri de misiuni de service, conceptul a fost recunoscut oficial ca misiune și a atins statutul de „articol rând” în bugetul NASA. Dar mai este mult de făcut pentru a fi gata de lansare până în 2026.

„Când faci ceva pentru prima dată, există o mulțime de tehnologii și proceduri noi și te confrunți în mod inerent cu blocaje și eșecuri și nu suntem altfel”, a declarat Ross Henry, Managerul de sarcină utilă de întreținere OSAM-1, într-un interviu pentru Universe Today. „Avem de-a face cu mai multe sisteme noi, cum ar fi un nou sistem lidar (detecție a luminii și interval), un sistem unic de transfer al propulsorului și două brațe robotizate [unul este o rezervă redundantă] care pot folosi unsprezece instrumente și adaptoare unice, fiecare cu un anumit scop ca parte a misiunii.”

Obiectivul principal pentru primul zbor de testare al OSAM-1 va fi realimentarea Landsat-ului 7, care se află la aproximativ 705 km (440 mile) deasupra Pământului. Dar, din moment ce Landsat 7 - ca mulți sateliți - nu a fost niciodată menit să fie întreținut sau chiar văzut din nou, nava spațială OSAM-1 nu poate pur și simplu să tragă lângă un alt satelit și să cupleze furtunul de combustibil.

Mai întâi, OSAM-1 va trebui să se apropie suficient pentru ca unul dintre brațele robotului să se apuce de Landsat 7, apoi să efectueze manevre de andocare, folosind clema de andocare originală sau inelul Marman de pe satelit.

„Atunci, va trebui să facem multă muncă pentru a avea acces la locul de alimentare”, a explicat Henry. „Operatorii de la distanță OSAM-1 vor trebui să taie învelișul termoizolant multistrat și să îl îndepărteze pentru a expune supapele de umplere/scurgere. Dar când au fost închise înainte de lansare, acele supape au fost acoperite cu fire de blocare, așa că va trebui să intrăm cu foarfece specializate și să le tăiem. În plus, există capace de siguranță redundante pe care le vom îndepărta."

OSAM-1 va transporta 122 kg (270 lbs) de combustibil și planul este de a transfera 115 kg (250 lbs) din el pe Landsat 7, folosind brațul robotic și un sistem de furtun retractabil.

Desigur, totul se întâmplă în timp ce ambele nave spațiale călătoresc cu aproximativ 26.500 km/h (16.500 mph). OSAM-1 are șase camere de întâlnire și operațiuni de proximitate pentru utilizare în timp ce se apropie de Landsat 7. Alte douăzeci și una de camere suplimentare fac parte dintr-un sistem specializat de senzori de vedere pentru a permite teleoperatorilor să vadă operațiunile din orice unghi, iar proiectoarele oferă iluminare pentru lucru. continuă chiar și în timpul nopții orbitale, ceea ce se întâmplă la aproximativ 50 de minute. Perioada orbitală a lui Landsat 7 este de 99 de minute.

Centrul de operații robotizate de la Goddard include un banc de testare specializat cu pereți negri, căptușiți cu perdele, astfel încât atunci când luminile sunt stinse, acesta simulează întunericul spațiului. Acest lucru permite un antrenament complet imersiv cu machete la scară largă ale Landsat 7 și OSAM-1.

Anterior, această misiune era cunoscută sub numele de Restore-L și se concentra exclusiv pe realimentare și reparare. Dar în februarie 2019 a fost adăugată o nouă componentă misiunii, numită Space Infrastructure Dexterous Robot (SPIDER).

„Acest lucru adaugă porțiunea de „asamblare și fabricare” a OSAM-1”, a spus Henry. „Odată ce terminăm cu Landsat 7, îl vom elibera și apoi vom pleca și vom face partea de asamblare și fabricare.”

SPIDER include propriul braț robotizat de 5 metri (16 ft), care aduce numărul total de brațe robotizate care zboară pe OSAM-1 până la trei. SPIDER va asambla o antenă de comunicații funcțională de 3 metri (9 picioare), construită din piese aduse în spațiu și va demonstra transmisia în bandă Ka cu o stație de sol.

SPIDER va fabrica, de asemenea, un 32- fascicul compozit ușor de picior (10 metri) pentru a verifica capacitatea de a construi structuri mari de nave spațiale pe orbită.

Dezvoltarea tuturor sistemelor, instrumentelor și tehnicilor a necesitat contribuții din mai multe domenii ale tehnologiei.

„Avem o mulțime de ingineri de nișă care lucrează cu noi, care știu aceste lucruri și le fac zi de zi”, a spus Henry. „Unii dintre cei mai unici ingineri ai noștri sunt oamenii robotici care știu cum au fost construite brațele și înțeleg nuanțele articulațiilor și mecanismelor, cum ar fi în ce poziții poți și nu poți pune brațul sau dacă o articulație a cotului eșuează, ei știu cum poți să muți în continuare efectorul final cu celelalte șase dispozitive de acționare. Avem o forță de muncă foarte grozavă care s-a scufundat adânc în partea tehnică a acestei misiuni de câțiva ani. Toți sunt lideri în domeniul lor, eu nu cred că există o altă echipă ca ei în țară sau poate chiar în lume.”

Găsirea unui satelit candidat potrivit pentru a fi subiectul experimental pentru această misiune demonstrativă a durat câțiva ani de negocieri, a spus Henry, deoarece cerințele erau specific și trebuia să fie un satelit deținut de guvern.

„Avem nevoie de o agenție guvernamentală care să fie dispusă ca satelitul lor să fie primul care să demonstreze această tehnologie”, a spus Henry. „Landsat 7 se potrivește din mai multe motive. Se află pe o orbită ușor accesibilă și se află la sfârșitul duratei de viață a misiunii în ceea ce privește generarea de știință. Landsat 9 a fost deja lansat și este pus în funcțiune, așa că succesorul său este deja activ și funcționează.”

Misiunea științifică nominală a Landsat 7 s-a încheiat pe 6 aprilie 2022, iar instrumentul său științific principal, Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) a fost pus în modul de așteptare. Dar cei douăzeci și doi de ani de funcționare furnizați au furnizat date substanțiale despre managementul și evaluarea acoperirii terenului, studiile asupra schimbărilor globale și pentru cartografiere.

Misiunea finanțată și de bază pentru OSAM 1 este „una și gata”, unde odată ce termină întreținerea, realimentarea și apoi porțiunea de asamblare și fabricare a misiunii, este programată să fie deorbitată și va arde în atmosfera Pământului.

„Din acestea fiind spuse, recunoaștem că suntem zburând un vehicul foarte capabil, cu combustibil disponibil", a spus Henry, "deci sunt mulți oameni care ar dori să ne vadă realizând o misiune ulterioară în timp ce suntem pe orbită. Dar până acum, nimic nu a fost anunțat sau finanțat. „

Henry a spus că este onorat și încântat să conducă efortul de a face visul lui Frank Cepollina să devină realitate de a avea pe orbită un adevărat „camion de remorcare” care deservește satelit. Cepollina are și un alt vis, că flotele acestor sateliți asemănătoare camioanelor de remorcare ar putea construi structuri în spațiu, nu numai habitate, ci și telescoape spațiale mari, cu capacitatea de a imagine direct exoplanete îndepărtate, de exemplu.

„Ce Demonstrăm că, în partea de asamblare și producție, punem bazele progreselor viitoare în căutarea vieții extraterestre și, sperăm, pentru colonizarea Sistemului Solar”, a spus Henry. „Peste zeci de ani, cred că veți putea urmări asta până când OSAM-1 este prima misiune americană care a demonstrat aceste capacități pe orbită.”

(Fluierul)