Заправщик для ГСО: перспективы индустрии орбитального обслуживания
Возможность производить какие-либо операции на орбите (In-Orbit Operation, In-Orbit Service, IOS) привлекала людей с самого начала освоения околоземного пространства. Сначала это были стыковки и сборка долговременных орбитальных станций, потом — возвращение на Землю неудачно выведенных геостационарных аппаратов (КА). Сейчас стоимость запуска упала, а число спутников в космосе резко выросло и будет расти в ближайшие десятилетия. Увеличился и функционал КА, что привело к другому взгляду на орбитальный сервис: вместо уникальных единичных операций должна образоваться целая индустрия. Подробнее — в материале SATCOMRUS.
Amini
Amini, соединяя в одно решение (группировку наноспутников IoT) искусственный интеллект и спутниковые технологии, строит систему сбора и анализа экологических данных.
Объявленная миссия компании — создание приложений для эффективного использования природных ресурсов африканского континента. В первую очередь Amini ориентируется на точное земледелие. Недавно она привлекла $2 млн от европейской венчурной компании Pale Blue Dot.
Amini, соединяя в одно решение (группировку наноспутников IoT) искусственный интеллект и спутниковые технологии, строит систему сбора и анализа экологических данных.
Объявленная миссия компании — создание приложений для эффективного использования природных ресурсов африканского континента. В первую очередь Amini ориентируется на точное земледелие. Недавно она привлекла $2 млн от европейской венчурной компании Pale Blue Dot.
Категории IOS
В общих чертах можно определить несколько категорий орбитальных
услуг:
В общих чертах можно определить несколько категорий орбитальных
услуг:
- Ремонт или замена частей космической системы для расширения ее функционала или поддержания в рабочем состоянии. Например, обслуживающий аппарат может раскрыть солнечные батареи или антенны, которые по какой-то причине не раскрылись в штатном режиме при запуске. Или отделить спутник от последней ступени ракеты. Из-за вспышек на Солнце или метеоритной атаки КА может лишиться части космических батарей, что ведет к падению рабочих характеристик и возможному отключению части ретрансляторов. В этом случае замена пострадавших элементов позволит оператору не потерять бизнес.
- Модификация или модернизация полезной нагрузки (ПН) или модулей космического аппарата для перепрофилирования или улучшения его рабочих характеристик.
- Дозаправка или подзарядка: передача топлива, других расходных жидкостей (например, охлаждающих), передача электроэнергии для продления срока активного существования. Регулярно у спутников при работающей ПН заканчивается топливо в корректировочной двигательной установке. Такой КА начинает дрейфовать, затрудняя наведение на него антенн, из-за чего оператор вынужден выводить его из эксплуатации. Дозаправка продлевает срок работы ценного актива на орбите. Именно эта операция в первую очередь привлекла разработчиков космической техники и была уже успешно осуществлена.
- Коррекция, стабилизация или изменение рабочей орбиты: перевод на орбиту захоронения или возвращение в атмосферу с целью уничтожения аппарата. К этому относится важнейшая задача орбитального обслуживания — борьба с космическим мусором и создание устойчивого околоземного пространства. В истории зафиксированы немало случаев, когда из-за некорректной работы разгонного блока космический аппарат не выходил на заданную геостационарную орбиту (ГСО). Оператор терял деньги и время, не мог оказывать сервис и рисковал потерять орбитально-частотный ресурс. Специальный орбитальный буксир мог бы исправить эту ситуацию и довывести спутник на ГСО.
- Возвращение. переработка агрегатов, а также материалов космического аппарата или ракеты-носителя.
Драйверы и проблемы орбитального обслуживания
В отчете Европейского института космической политики (European Space Policy Institute, ESPI) основными драйверами орбитального обслуживания называются инициативы государственных и силовых структур, заинтересованных в создании и сохранении устойчивого околоземного пространства. В таком случае обслуживание на орбите может не только помочь убрать космический мусор, но также стать действенным инструментом в руках международного регулятора космического трафика.
В коммерческом секторе основной рыночный спрос создадут крупные спутниковые группировки, которым потребуется в первую очередь вывод с орбиты, а также ремонт, считает ESPI. Но сейчас наибольших успехов IOS добился в обслуживании геостационарных операторов; первым коммерческим заказчиком стала компания Intelsat.
На данный момент большинство спутников на орбите не предназначены для обслуживания и буксировки, что является препятствием для развития орбитальных услуг. Отсутствие стандартизации космических систем создает проблему совместимости. Поэтому стартап Orbit Fab разработал специальный разъем для заправки космических аппаратов, а также работает над тем, чтобы он де-факто стал отраслевым стандартом.
Помимо механической совместимости, IOS потребует передачи данных от сервисного аппарата к спутнику-клиенту, поэтому необходимы информационный интерфейс и совместимое программное обеспечение. Однако, как отмечается в отчете EPSI, стандартизация, ускоряя развитие отрасли, принесет новые риски, т.к. она серьезно повышает опасность стороннего вмешательства. Злоумышленники будут знать стандартные протоколы работы, у них будет возможность покупать и изучать стандартные интерфейсы в поисках уязвимостей.
Также оказание орбитальных услуг подразумевает проведение ряда сложных маневров сервисного аппарата перед стыковкой. На переполненных орбитах в околоземном пространстве это станет дополнительной опасностью столкновения и причиной конфликтов между владельцами спутников.
В отчете Европейского института космической политики (European Space Policy Institute, ESPI) основными драйверами орбитального обслуживания называются инициативы государственных и силовых структур, заинтересованных в создании и сохранении устойчивого околоземного пространства. В таком случае обслуживание на орбите может не только помочь убрать космический мусор, но также стать действенным инструментом в руках международного регулятора космического трафика.
В коммерческом секторе основной рыночный спрос создадут крупные спутниковые группировки, которым потребуется в первую очередь вывод с орбиты, а также ремонт, считает ESPI. Но сейчас наибольших успехов IOS добился в обслуживании геостационарных операторов; первым коммерческим заказчиком стала компания Intelsat.
На данный момент большинство спутников на орбите не предназначены для обслуживания и буксировки, что является препятствием для развития орбитальных услуг. Отсутствие стандартизации космических систем создает проблему совместимости. Поэтому стартап Orbit Fab разработал специальный разъем для заправки космических аппаратов, а также работает над тем, чтобы он де-факто стал отраслевым стандартом.
Помимо механической совместимости, IOS потребует передачи данных от сервисного аппарата к спутнику-клиенту, поэтому необходимы информационный интерфейс и совместимое программное обеспечение. Однако, как отмечается в отчете EPSI, стандартизация, ускоряя развитие отрасли, принесет новые риски, т.к. она серьезно повышает опасность стороннего вмешательства. Злоумышленники будут знать стандартные протоколы работы, у них будет возможность покупать и изучать стандартные интерфейсы в поисках уязвимостей.
Также оказание орбитальных услуг подразумевает проведение ряда сложных маневров сервисного аппарата перед стыковкой. На переполненных орбитах в околоземном пространстве это станет дополнительной опасностью столкновения и причиной конфликтов между владельцами спутников.
Операции на геостационарной орбите
В начале 2022 г. в NSR выпустили отчет «In-Orbit Services: Satellite Servicing, ADR, and SSA, 5th Edition (IoSM5)». Аналитическое агентство прогнозировало доход в $14,3 млрд до 2031 г., из которых на увеличение срока службы (Life Extension) придется $4,7 млрд. Рынок космической ситуационной осведомленности (SSA) должен принести $3,7 млрд. Более 230 спутников будут обслужены на орбите в течение следующих 10 лет.
Здесь ESPI отчасти был прав: главный толчок развитию технологии орбитального обслуживания дал правительственный контракт, но первым оказалось все-таки коммерческое применение.
В 2016 г. DARPA (управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США) запустило программу роботизированного обслуживания геостационарных спутников (RSGS), а в 2017 г. выбрало SSL в качестве коммерческого партнера. Но уже в январе 2019 г. SSL — подразделение Maxar — объявило о выходе из RSGS. Изначально SSL согласилась инвестировать в программу, а взамен DARPA обязалось предоставить роботизированный манипулятор, созданный Военно-морской исследовательской лабораторией (Naval Research Laboratory). SSL видела значительный потенциал сервиса, участники проекта были уверены, что у SSL хватит финансов на его реализацию. В то время компания производила 6-8 дорогих геостационарных аппаратов в год, но буквально через два года ситуация изменилась. Изначально планировалось окупить инвестиции в RSGS за три-пять лет ремонтных работ на ГСО, но наступившая стагнация рынка эти расчеты разрушила. В 2017 г. на участие в RSGS также претендовала SpaceLogistics – дочерняя компания Orbital ATK, ставшая впоследствии подразделением Northrop Grumman. У Orbital был свой роботизированный космический аппарат, но DARPA выбрало конкурента. Впоследствии именно SpaceLogistics осуществила первую миссию Life Extension и стала новым партнером DARPA. Компания Northrop взяла на себя основные инвестиции и надеется впоследствии отбить затраты на коммерческих заказах.
В апреле 2020 г. спутник Intelsat 901, которому исполнилось уже 19 лет, возобновил работу после стыковки с аппаратом орбитального обслуживания Northrop Grumman MEV-1. Сначала оператор перевел Intelsat-901 на так называемую орбиту захоронения, расположенную выше геостационарной. Там 25 февраля 2020 г. MEV-1 состыковался с Intelsat-901, затем сцепка опустилась на ГСО. После операции Intelsat-901 должен проработать до февраля 2025 г.
В 2021 г. состоялась вторая успешная миссия дозаправки, и заказчиком опять стал Intelsat. Но если MEV-1 работал со спутником, выведенным из эксплуатации, то второй сервисный аппарат — MEV-2 — заправлял уже активно работающий Intelsat-10-02, став по сути для спутника новой двигательной установкой с запасом топлива и продлив его срок службы на пять лет.
В июне 2023 г. DARPA и SpaceLogistics объявили об успешном завершении испытаний роботизированного комплекса обслуживания спутников на ГСО и наметили запуск на 2025 г., а саму миссию – на 2026 г. SpaceLogistics на свои средства разработала аппарат Mission Robotic Vehicle (MRV), на котором уже будут размещены три модуля продления срока службы. MRV доставит и установит их на коммерческих спутниках, продлив САС предположительно на шесть лет. SpaceLogistics (а точнее, Northrop Grumman) оплачивает и пуск SpaceX Falcon 9, при этом DARPA бесплатно предоставляет разработанные NRL манипуляторы.
SpaceLogistics продала все три модуля первой миссии MEP – Mission Extension Pods. Австралийский оператор спутниковой связи Optus стал первым клиентом, еще два модуля приобрел Intelsat. После успешной демонстрации разработчик планирует получать заказы на обслуживание военных спутников, а всего SpaceLogistics рассчитывает примерно на 30 миссий MRV за 10 лет.
В начале 2022 г. в NSR выпустили отчет «In-Orbit Services: Satellite Servicing, ADR, and SSA, 5th Edition (IoSM5)». Аналитическое агентство прогнозировало доход в $14,3 млрд до 2031 г., из которых на увеличение срока службы (Life Extension) придется $4,7 млрд. Рынок космической ситуационной осведомленности (SSA) должен принести $3,7 млрд. Более 230 спутников будут обслужены на орбите в течение следующих 10 лет.
Здесь ESPI отчасти был прав: главный толчок развитию технологии орбитального обслуживания дал правительственный контракт, но первым оказалось все-таки коммерческое применение.
В 2016 г. DARPA (управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США) запустило программу роботизированного обслуживания геостационарных спутников (RSGS), а в 2017 г. выбрало SSL в качестве коммерческого партнера. Но уже в январе 2019 г. SSL — подразделение Maxar — объявило о выходе из RSGS. Изначально SSL согласилась инвестировать в программу, а взамен DARPA обязалось предоставить роботизированный манипулятор, созданный Военно-морской исследовательской лабораторией (Naval Research Laboratory). SSL видела значительный потенциал сервиса, участники проекта были уверены, что у SSL хватит финансов на его реализацию. В то время компания производила 6-8 дорогих геостационарных аппаратов в год, но буквально через два года ситуация изменилась. Изначально планировалось окупить инвестиции в RSGS за три-пять лет ремонтных работ на ГСО, но наступившая стагнация рынка эти расчеты разрушила. В 2017 г. на участие в RSGS также претендовала SpaceLogistics – дочерняя компания Orbital ATK, ставшая впоследствии подразделением Northrop Grumman. У Orbital был свой роботизированный космический аппарат, но DARPA выбрало конкурента. Впоследствии именно SpaceLogistics осуществила первую миссию Life Extension и стала новым партнером DARPA. Компания Northrop взяла на себя основные инвестиции и надеется впоследствии отбить затраты на коммерческих заказах.
В апреле 2020 г. спутник Intelsat 901, которому исполнилось уже 19 лет, возобновил работу после стыковки с аппаратом орбитального обслуживания Northrop Grumman MEV-1. Сначала оператор перевел Intelsat-901 на так называемую орбиту захоронения, расположенную выше геостационарной. Там 25 февраля 2020 г. MEV-1 состыковался с Intelsat-901, затем сцепка опустилась на ГСО. После операции Intelsat-901 должен проработать до февраля 2025 г.
В 2021 г. состоялась вторая успешная миссия дозаправки, и заказчиком опять стал Intelsat. Но если MEV-1 работал со спутником, выведенным из эксплуатации, то второй сервисный аппарат — MEV-2 — заправлял уже активно работающий Intelsat-10-02, став по сути для спутника новой двигательной установкой с запасом топлива и продлив его срок службы на пять лет.
В июне 2023 г. DARPA и SpaceLogistics объявили об успешном завершении испытаний роботизированного комплекса обслуживания спутников на ГСО и наметили запуск на 2025 г., а саму миссию – на 2026 г. SpaceLogistics на свои средства разработала аппарат Mission Robotic Vehicle (MRV), на котором уже будут размещены три модуля продления срока службы. MRV доставит и установит их на коммерческих спутниках, продлив САС предположительно на шесть лет. SpaceLogistics (а точнее, Northrop Grumman) оплачивает и пуск SpaceX Falcon 9, при этом DARPA бесплатно предоставляет разработанные NRL манипуляторы.
SpaceLogistics продала все три модуля первой миссии MEP – Mission Extension Pods. Австралийский оператор спутниковой связи Optus стал первым клиентом, еще два модуля приобрел Intelsat. После успешной демонстрации разработчик планирует получать заказы на обслуживание военных спутников, а всего SpaceLogistics рассчитывает примерно на 30 миссий MRV за 10 лет.
01/09/2023 АНАЛИТИКА