في أبريل 2007، أظهرت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة القدرة على إعادة تزويد قمر صناعي بالوقود في مداره، حيث تم تجهيز مركبة فضائية بذراع آلية، وربطها بمركبة فضائية أخرى ونقل ما يقرب من 32 رطلاً من الهيدرازين إلى خزان الوقود الخاص بها.
المهمة، المعروفة باسم اوربيتال اكسبريس، كان مليئًا بالأوليات التكنولوجية، وفقًا لفريد كينيدي، الذي قاد مشروع DARPA.
إلى جانب عرض أول عملية للتزود بالوقود في الفضاء، أظهرت المهمة الأمريكية القدرة على استخدام أجهزة استشعار التتبع والتصوير لتوصيلها بالقمر الصناعي المستقبل وإجراء الصيانة، مثل تبديل البطارية أو استبدال كمبيوتر الرحلة.
وقال كينيدي لـC4ISRNET في مقابلة أجريت معه يوم 27 فبراير/شباط: "الأمر المهم هو الحكم الذاتي". "لقد تمكنا من إظهار نوع من نهج الضغط على الزر للاقتراب والشخصية من مركبة فضائية وتقديم مجموعة متنوعة من إمكانيات الخدمة."
لكن بعد أربعة أشهر من انطلاقها، أوقفت القوات الجوية ووكالة ناسا - شركاء مهمة DARPA في هذا الجهد - البرنامج.
المشروع، الذي تم تصميمه لدعم برنامج رادار فضائي، والذي تم إلغاؤه قبل انطلاق Orbital Express، كان يفتقر إلى تطبيق واضح للمهمة، وفقًا للقوات الجوية ووكالة ناسا.
لم تكن النتيجة مفاجئة بشكل خاص بالنسبة لـ DARPA، التي غالبًا ما تستكشف مشاريعها تقنيات تسبق عصرها. قال كينيدي إنه وفريقه علقوا قبعاتهم وافترضوا أن مفاهيم التزود بالوقود والخدمة التي أظهروها ستعود إلى الظهور في النهاية عندما أدركت الوكالات أهميتها.
وقال كينيدي: "أعتقد أننا جميعاً اعتقدنا أنه ربما تكون هناك فجوة طفيفة". "لا أعتقد أن أحدا توقع أن الأمر سيستغرق 18 عاما للبدء حقا في تحقيق ثمار تلك النجاحات."
الآن، استجابةً لدعوات مسؤولي القيادة الفضائية الأمريكية لتزويد الأقمار الصناعية المستقبلية للتوعية بالمجال الفضائي بخزانات قابلة لإعادة التعبئة بنهاية العقد، تقوم القوة الفضائية باستكشاف الفائدة العسكرية لقدرات التزود بالوقود.
حددت القوة الفضائية في عام 2020 الخدمة والتنقل والخدمات اللوجستية ككفاءات أساسية. وقد وضعت الخدمة منذ ذلك الحين متطلبات واسعة النطاق لمنطقة البعثة. وفي العام الماضي، أنشأت مكتبًا مخصصًا للبرامج تنسيق جهود التنمية على المدى القريب والبعيد وكذلك العمل مع الشركات لإثبات قدرات التزود بالوقود.
ومع تزايد الزخم نحو تفعيل هذه المفاهيم، يقول مسؤولو الدفاع والصناعة الحاليون والسابقون إنه بسبب المهام الرائدة مثل Orbital Express والجهود التي يبذلها القطاع التجاري للبناء على هذا العمل، فإن التحدي الذي نواجهه اليوم ليس بالضرورة تحديًا تكنولوجيًا. وبدلاً من ذلك، تتمثل مهمة القوة الفضائية في تحديد رؤية واضحة لاستخدام المؤسسة العسكرية للخدمة في المدار، ودورها في تمويل ووضع المعايير التي ستشكل السوق على المدى القريب.
ومن وجهة نظر كينيدي، الذي يقود الآن شركة Dark Fission Space Systems التي تهدف إلى تحقيق التقدم في مجال الدفع الحراري النووي، فإن النجاح سوف يعتمد إلى حد كبير على دعم القوة الفضائية لأقوالها بالعمل.
وأضاف: "الكلمات جميلة، ولكننا بحاجة حقًا إلى التحرك". "أعتقد أننا انتظرنا بالفعل 18 عامًا لفترة طويلة جدًا."
العمليات الفضائية الديناميكية
تشير الخدمة في المدار إلى مجموعة واسعة من القدرات التي تهدف إلى إطالة عمر القمر الصناعي أو تغيير الطريقة التي يؤدي بها المهمة. يمكن أن يشمل ذلك إعادة التزود بالوقود، ولكنه قد يشمل أيضًا الصيانة أو التحديثات أو توفير مصدر دفع ثانوي.
بينما بدأت القوة الفضائية في استكشاف الخدمة في المدار بشكل أكثر جدية منذ بضع سنوات، جاءت الدفعة الحقيقية في هذا الاتجاه في عام 2022 عندما بدأت القيادة الفضائية في التعرف على الأقمار الصناعية التي تستخدمها لمراقبة البيئة الفضائية كانت محدودة للغاية بسبب كمية الوقود الموجودة في الفضاء. دباباتهم.
مهمة الأقمار الصناعية لبرنامج التوعية بحالة الفضاء المتزامن مع الأرض هو بمثابة مراقبة حي في مدار متزامن مع الأرض، على ارتفاع حوالي 22,000 ميل فوق الأرض. تقوم أقمار GSSAP بذلك عن طريق تنفيذ ما يعرف بعمليات الالتقاء والقرب، حيث تقترب من المركبات الفضائية الأخرى - بما في ذلك تلك التي يديرها خصوم الولايات المتحدة - لمراقبتها وتوفير البيانات عنها.
مثل الأصول الفضائية العسكرية الأخرى، تم إطلاق الأقمار الصناعية بكمية محدودة من الوقود، والتي تحدد عادةً المدة التي يمكن أن تعمل فيها. في حين أن هذا قد يكون مناسبًا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو قمر صناعي للاتصالات لا يحتاج إلى المناورة لأداء مهمته، فقد لاحظ اللفتنانت جنرال جون شو، نائب رئيس القيادة الفضائية آنذاك، أنه كان يقيد كيفية استخدام القوة الفضائية لنظام GSSAP وغيره من الأنظمة. أنظمة الوعي بالمجال الفضائي.
في إحدى الحالات، قال شو لـ C4ISRNET، كانت قيادة الفضاء تتحدث مع مشغلي GSSAP، وتطلب منهم إعطاء الأولوية لملاحظات بعض الأشياء وتطبيق مناورات مختلفة لتجعل من الصعب على مالكي تلك الأصول معرفة أنهم يقتربون.
رد المشغلون، وفقًا لشو، قائلين إن الأقمار الصناعية لم يكن لديها ما يكفي من الوقود لأداء تلك المناورات، وستظل مفيدة حتى نهاية فترة خدمتها.
كان هذا الرد يثير قلقه. يعد الوعي بالمجال الفضائي أمرًا أساسيًا لفهم التهديدات في الفضاء، وكانت القيود المفروضة على هذه الأقمار الصناعية تعيق قدرتها على أداء تلك المهمة بحرية.
"كنت مثل:" إلى أي حد يقيدنا هذا؟ كيف نكون في حالة العجز المكتسب هنا حيث نستبعد القدرة على ملاحقة أهداف معينة؟ قال شو، الذي تقاعد من قيادة الفضاء في أكتوبر 2023 وتم تعيينه في المجموعة الاستشارية الإستراتيجية لشركة Sierra Space في فبراير. "عندما بدأنا في تقشيرها مرة أخرى، كان الأمر مهمًا إلى حد ما."
وعندما بدأ في مشاركة ملاحظته مع الآخرين في قيادة الفضاء، قال شو إن المخاوف بدأت تتزايد وتنمو في النهاية رؤية لما يسميه العمليات الفضائية الديناميكية. تتضمن الطريقة الجديدة للعمل أقمارًا صناعية أكثر قدرة على المناورة يمكنها السفر بحرية أكبر لتفقد البيئة الفضائية أو لتجنب التهديدات العدائية أو الحطام.
وتعتمد رؤية العمليات الفضائية الديناميكية على توافر تقنيات الخدمة والتنقل والخدمات اللوجستية، مثل إعادة التزود بالوقود، ولهذا السبب دعت قيادة الفضاء العام الماضي القوة الفضائية إلى وضع هذه القدرات في مكانها بسرعة.
كانت استجابة الخدمة سريعة، وقام مكتب الاستحواذ الجديد التابع له، بقيادة العقيد جويس بولسون، بإجراء تمارين الطاولة والتخطيط للعروض التوضيحية لفهم أفضل لكيفية تلبية القوة الفضائية لاحتياجات المشغلين اليوم وفي المستقبل.
صرح بولسون للصحفيين مؤخرًا أنه بينما تنظر القوة الفضائية عبر مشروع التنقل والخدمات اللوجستية، فإنها تحاول الاستفادة من التكنولوجيا التجارية بالإضافة إلى القدرات قيد التطوير حاليًا مع NASA وDARPA.
تعمل DARPA مع شركة SpaceLogistics، وهي شركة تابعة لشركة Northrop Grumman، لبناء مركبة فضائية لإجراء إصلاحات وتحديثات للأقمار الصناعية من خلال خدمة الروبوتية للأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض برنامج.
وكانت ناسا، بالشراكة مع شركة ماكسار تكنولوجيز، تعمل على تطوير مركبة صيانة وتصنيع في المدار مصممة لإجراء إصلاحات الأقمار الصناعية. لكن، ألغت الوكالة البرنامج الذي تبلغ قيمته 2 مليار دولار في الأول من مارس بسبب تجاوز التكاليف والجدول الزمني.
وقال بولسون في مؤتمر صحفي في 31 كانون الثاني/يناير في مؤتمر التنقل الفضائي في أورلاندو بولاية فلوريدا: "كل هذه التقنيات والأشياء التي ننظر إليها تعتمد على ما بدأ الآخرون القيام به بالفعل". "نحن لا نحاول تكرار الجهود التي يتم بذلها."
الدقة التحليلية
تتطلع القوة الفضائية إلى مظاهرات للتزود بالوقود على مدى السنوات القليلة المقبلة لتشكيل خططها للمضي قدمًا. منحت الخدمة العام الماضي شركة Astroscale US عقدًا بقيمة 25.5 مليون دولار في سبتمبر لتطوير مركبة فضائية للتزود بالوقود. الهدف هو أن تقوم المركبة بتزويد القمر الصناعي بالوقود في عرض توضيحي عام 2026.
وكجزء من هذا الجهد، تعمل الخدمة أيضًا مع وحدة الابتكار الدفاعي، مركز التكنولوجيا التجارية للبنتاغون. وتتمثل الخطة في أن تستضيف مركبة الخدمة المدارية التابعة لشركة Impulse Space، والتي تسمى Mira، مستودعًا للوقود أنشأته شركة Orbit Fab ومقرها كولورادو. سيقوم المستودع بعد ذلك بتزويد مركبة Astroscale بالوقود عبر واجهة نقل السوائل القابلة للتوصيل السريع من Orbit Fab، والتي تغذي الغاز في المركبة الفضائية. كما ستدعم أيضًا عرضًا تجريبيًا لمختبر أبحاث القوات الجوية يسمى Tetra-5.
إلى جانب التزود بالوقود، تهتم القوة الفضائية أيضًا بالتقنيات الأخرى التي يمكن أن تزود الأقمار الصناعية بدفع إضافي، بما في ذلك الطائرات النفاثة التي يمكن ربطها بالأقمار الصناعية ذات خزانات الوقود المستنفدة.
وبينما يخطط فريق الاستحواذ لإجراء عروض توضيحية للتزود بالوقود، تسعى الخدمة إلى إجراء تحليل إضافي لفهم كيفية مساهمة القدرة في دورها في الصراعات المستقبلية بشكل أفضل. جديد قيادة العقود الآجلة للفضاء، التي تهدف إلى تحسين الدقة التحليلية للخدمة، من المرجح أن تنظر في إعادة التزود بالوقود عبر الأقمار الصناعية كواحدة من أولى مجموعات المهام الناشئة.
وقال دوج لوفيرو، الذي شغل منصب نائب مساعد وزير الدفاع لسياسة الفضاء من عام 2013 إلى عام 2017 وهو الآن مستشار مستقل، لـ C4ISRNET إنه من المهم بالنسبة لقوة الفضاء دراسة حالات الاستخدام للتزود بالوقود قبل اعتماد برنامج رسمي.
وقال: "هناك الكثير من المناقشات، ولكن ليس هناك الكثير من التحليلات التي توضح كيفية عمل ذلك". "لم يتم إجراء تحليل جيد حقًا لإظهار أين يمكن أن ينجح هذا في السلسلة التشغيلية، وما هي المتطلبات، وتلك الأنواع من الأشياء."
وأشار كينيدي إلى أنه على الرغم من أن قيادة الفضاء كانت صريحة بشأن الحاجة إلى نوع من القدرة على التزود بالوقود لأنظمة الوعي بالمجال الفضائي، إلا أن الخدمة يجب أن تفكر في ما يمكن أن تستفيد منه الأقمار الصناعية والبعثات الأخرى من قدرات التنقل والخدمات اللوجستية. ويشمل ذلك مركبات النقل، المصممة لنقل المركبات الفضائية إلى مدارات مختلفة.
وقال: "إذا كان كل ما تقوله هو أنك تريد أن يستمر GSSAP لفترة أطول قليلاً، فهذا لا يبدو وكأنه عمليات فضائية ديناميكية".
"في رأيي، الأمر كله يتعلق بالوصول والتأثيرات التي يمكنك تحقيقها بمجرد وصولك إلى جميع الأماكن التي تريد الذهاب إليها. وأضاف: "أنت بحاجة إلى الوصول إلى جميع الأنظمة".
إشارة الطلب
على الرغم من أن القوة الفضائية تضع خطط الاستحواذ وتضع أساسًا تحليليًا لمساعيها للتزود بالوقود، إلا أنها لم تطلب بعد تمويلًا لهذه الجهود من خلال ميزانيتها السنوية. وبدلاً من ذلك، اعتمدت على الإضافات الإضافية من الكونجرس لدفع تكاليف الخدمة والتنقل والعروض اللوجستية بالإضافة إلى جهود النماذج الأولية، بما في ذلك 30 مليون دولار في السنة المالية 2023 لتمويل عقدها مع Astroscale.
وقال بولسون إن القوة الفضائية ليس لديها خطة لاستثمار مبلغ كبير من التمويل في قدرة حكومية مخصصة للتزود بالوقود عبر الأقمار الصناعية. بدلاً من أن تكون المستأجر الرئيسي، تريد الخدمة أن تحذو حذو الشركات التجارية في هذا المجال.
وقال بولسون للصحفيين: "إننا نتطلع إلى الاستفادة من الخدمات التجارية إلى أقصى حد ممكن". "نحن لا نبحث عن استثمار حكومي كبير في الاستفادة من هذه القدرات."
ولم تؤكد ما إذا كانت الخدمة ستطلب تمويلًا لجهود خدمة الفضاء في ميزانيتها للسنة المالية 25، والتي من المتوقع إصدارها هذا الشهر.
تقول العديد من الشركات التي تعمل على تطوير قدرات إعادة التزود بالوقود وأنظمة الخدمة الأخرى إن القوة الفضائية هي العميل الأكثر منطقية على المدى القريب لأنه لا توجد حتى الآن حالة تجارية قوية لتزويد الأقمار الصناعية بالوقود.
قال إريك دايهلر، نائب رئيس الأنظمة والخدمات المدارية في شركة Sierra Space، إنه من المرجح أن يتم إيقاف تشغيل قمر صناعي تجاري لأن حمولاته تحتاج إلى التجديد بدلاً من نفاد الوقود.
وتحولت الشركات أيضًا نحو إطلاق مركبات فضائية أصغر حجمًا وأقل تكلفة وأكثر استخدامًا مع مدة مهمة أقصر في مدار أرضي منخفض، على ارتفاع حوالي 1,200 ميل، مما يقلل من الحاجة إلى خدمات التزود بالوقود.
وقال دايلر لـC4ISRNET: "هذا يشير إلى حكومة الولايات المتحدة باعتبارها المستأجر الرئيسي".
وفي حين أن حالة الأعمال التجارية قد تتحقق، فإن بعض الشركات تقول إن الجيش بحاجة إلى لعب دور أكبر في مساعدة السوق الناشئة على التبلور. وهذا يعني إرسال إشارة طلب أقوى في شكل تمويل ثابت ومتطلبات واضحة.
وقالت لورين سميث، التي تقود جهود شركة نورثروب للتزود بالوقود في الفضاء، إن إنشاء القوة الفضائية لمكتب برامج مخصص للخدمة والتنقل والخدمات اللوجستية يعد خطوة إيجابية، لكنها ليست كافية.
وقال سميث لـ C4ISRNET: "إن رؤيتها تظهر فعليًا كبند في الميزانية أمر بالغ الأهمية لتقدم هذه التكنولوجيا". "إذا لم يكن التمويل موجودًا لتلبية هذا الشعور بالإلحاح الذي نسمعه منهم، فالمسألة في الحقيقة هي مدى السرعة التي يحتاجون منا أن نتحرك بها. وهذا من شأنه أن يساعد في تسريع الأمور ودفعها إلى الأمام”.
وأضافت أنه في حين أن القوة الفضائية يمكنها توصيل احتياجاتها من خلال بنود التمويل والميزانية، فإن المتطلبات الواضحة من قيادة أنظمة الفضاء ستساعد أيضًا الشركات على ضمان أن الأنظمة التي تطورها ستلبي الاحتياجات العسكرية الفريدة للخدمة.
قال سميث: "أنت تريد تقليل إعادة التصميم إلى الحد الأدنى". "وبالتالي، إذا كان لدينا فهم واضح منذ البداية لما يتطلعون إلى القيام به، فيمكننا أن نكون أكثر استهدافًا وأكثر كفاءة."
معايير واجهة
وتدعو الشركات أيضًا القوة الفضائية إلى وضع معايير لمنافذ التزود بالوقود أو الواجهات التي ستحتاجها الأقمار الصناعية المستقبلية.
وقد عملت الخدمة مع العديد من الشركات للموافقة على الواجهات التي يمكن أن تكون بمثابة معايير لتلك الأقمار الصناعية، وفي يناير أعلنت الموافقة على وحدة التزود بالوقود السلبي من شركة نورثروب كأحد الخيارات.
وتقوم قوة الفضاء أيضًا بتقييم واجهات من شركات أخرى، بما في ذلك Orbit Fab، وقال بولسون إن الخدمة تريد إتاحة المزيد من التصميمات للاستخدام على نطاق أوسع.
وقال دايلر من شركة Sierra Space إن وضع معايير مشتركة أمر مهم بالنسبة للشركات التي تعمل على تطوير قدرات التزود بالوقود وغيرها من خدمات الخدمة - وتريد التأكد من أن الواجهات التي تستخدمها ستكون متوافقة.
وقال إن هناك حاجة ملحة بشكل خاص لشركة Sierra Space، التي تصمم الطائرة الفضائية Dream Chaser لصالح وكالة ناسا وتهدف إلى إطلاق منصة عرض سريعة منفصلة في عام 2025.
وقال دايلر: "نريد فقط معيارًا يمكن اعتماده، بحيث عندما نعتمده بأنفسنا، نعلم أنه سيكون قابلاً للاستخدام". "ومن احتياجاتنا القياسية للتزود بالوقود، نحتاج إلى أن نكون جاهزين للإطلاق في عام 2025. وهذا يعني أن المعيار يجب أن يكون متاحًا الآن."
كورتني ألبون هي مراسلة C4ISRNET الفضائية والتقنية الناشئة. قامت بتغطية شؤون الجيش الأمريكي منذ عام 2012 ، مع التركيز على القوات الجوية والقوات الفضائية. لقد قدمت تقريراً عن بعض أهم تحديات الاستحواذ والميزانية والسياسات التي تواجه وزارة الدفاع.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.defensenews.com/battlefield-tech/space/2024/03/12/space-force-mulls-refueling-as-industry-calls-for-funding-standards/
