Im April 2007 demonstrierte die Defense Advanced Research Projects Agency die Fähigkeit, einen Satelliten im Orbit aufzutanken, indem sie ein Raumschiff mit einem Roboterarm ausrüstete, es an ein anderes Raumschiff andockte und fast 32 Pfund Hydrazin in seinen Treibstofftank füllte.

Die Mission, bekannt als Orbital ExpressLaut Fred Kennedy, der das Projekt für DARPA leitete, steckte es voller technologischer Neuerungen.

Neben der Demonstration des allerersten Betankungsvorgangs im Weltraum demonstrierte die US-Mission die Möglichkeit, Tracking- und Bildsensoren zu verwenden, um sie an einen Empfangssatelliten anzuschließen und Wartungsarbeiten durchzuführen, beispielsweise den Austausch einer Batterie oder den Austausch eines Flugcomputers.

„Die große Sache war Autonomie“, sagte Kennedy am 4. Februar in einem Interview mit C27ISRNET. „Wir konnten eine Art Ansatz auf Knopfdruck zeigen, mit dem wir ganz nah an ein Raumschiff herankommen und eine Vielzahl von Wartungsfunktionen bereitstellen können.“

Doch vier Monate nach dem Flug zogen die Luftwaffe und die NASA – die Missionspartner der DARPA bei diesem Vorhaben – den Stecker aus dem Programm.

Dem Projekt, das zur Unterstützung eines weltraumgestützten Radarprogramms konzipiert war, das abgebrochen wurde, bevor Orbital Express überhaupt in die Luft ging, fehlte nach Angaben der Luftwaffe und der NASA eine klare Missionsanwendung.

Das Ergebnis war für DARPA nicht besonders überraschend, da sich in ihren Projekten häufig Technologien erforschen, die ihrer Zeit voraus sind. Kennedy sagte, er und sein Team hätten ihre Hüte an den Nagel gehängt und seien davon ausgegangen, dass die von ihnen vorgestellten Betankungs- und Wartungskonzepte irgendwann wieder auftauchen würden, wenn die Behörden ihre Bedeutung erkannten.

„Ich denke, wir alle dachten, dass es vielleicht eine kleine Pause geben würde“, sagte Kennedy. „Ich glaube nicht, dass irgendjemand damit gerechnet hat, dass es 18 Jahre dauern würde, bis die Früchte dieser Erfolge wirklich zum Tragen kommen.“

Jetzt als Reaktion auf Aufrufe von Beamten des US-Weltraumkommandos, künftige Satelliten zur Aufklärung des Weltraumbereichs mit nachfüllbaren Tanks auszustatten bis Ende des JahrzehntsDie Space Force erforscht den militärischen Nutzen von Betankungsfähigkeiten.

Die Space Force identifizierte im Jahr 2020 Wartung, Mobilität und Logistik als Kernkompetenzen. Seitdem hat der Dienst umfassende Anforderungen für das Missionsgebiet ausgearbeitet. Im vergangenen Jahr wurde ein eigenes Programmbüro eingerichtet um kurz- und langfristige Entwicklungsbemühungen zu koordinieren Außerdem arbeiten wir mit Unternehmen zusammen, um die Betankungskapazitäten zu demonstrieren.

Da die Umsetzung dieser Konzepte immer mehr Fahrt aufnimmt, sagen aktuelle und ehemalige Verteidigungs- und Industrievertreter, dass die heutige Herausforderung aufgrund bahnbrechender Missionen wie Orbital Express und der Bemühungen des kommerziellen Sektors, auf dieser Arbeit aufzubauen, nicht unbedingt eine technologische ist. Stattdessen besteht die Aufgabe der Space Force darin, sowohl eine klare Vision für den militärischen Einsatz von Diensten im Orbit als auch ihre Rolle bei der Finanzierung und Festlegung von Standards zu definieren, die den Markt in naher Zukunft prägen werden.

Aus Kennedys Sicht, der jetzt das Unternehmen Dark Fission Space Systems leitet, das sich zum Ziel gesetzt hat, bei nuklearen thermischen Antrieben neue Maßstäbe zu setzen, wird der Erfolg zu einem großen Teil davon abhängen, dass die Space Force ihre Rhetorik durch Taten untermauert.

„Worte sind schön, aber wir müssen wirklich etwas bewegen“, sagte er. „Ich glaube, wir haben schon 18 Jahre zu lange gewartet.“

Dynamische Raumoperationen

Unter On-Orbit-Wartung versteht man ein breites Spektrum an Fähigkeiten, die darauf abzielen, die Lebensdauer eines Satelliten zu verlängern oder die Art und Weise zu verändern, wie er eine Mission durchführt. Dazu kann das Auftanken gehören, aber auch Wartung, Upgrades oder die Bereitstellung einer sekundären Antriebsquelle.

Während die Space Force vor einigen Jahren begann, sich intensiver mit der Wartung im Orbit zu befassen, kam der eigentliche Vorstoß in diese Richtung im Jahr 2022, als das Space Command erkannte, dass die von ihm zur Überwachung der Weltraumumgebung eingesetzten Satelliten durch die Menge des darin enthaltenen Treibstoffs stark eingeschränkt waren ihre Panzer.

Die Mission der Satelliten des Geosynchronous Space Situational Awareness Program soll im Wesentlichen als Nachbarschaftswache im geosynchronen Orbit, etwa 22,000 Meilen über der Erde, dienen. Die GSSAP-Satelliten tun dies, indem sie sogenannte Rendezvous- und Annäherungsoperationen durchführen und sich anderen Raumfahrzeugen – einschließlich solchen, die von US-Gegnern betrieben werden – nähern, um sie zu beobachten und Daten über sie bereitzustellen.

Wie andere militärische Raumfahrtgüter wurden die Satelliten mit einer begrenzten Treibstoffmenge gestartet, was in der Regel ihre Betriebsdauer bestimmt. Während dies für einen GPS- oder Kommunikationssatelliten angemessen sein mag, der zur Erfüllung seiner Mission keine Manöver durchführen muss, stellte Generalleutnant John Shaw, der damalige stellvertretende Chef des Weltraumkommandos, fest, dass es die Art und Weise einschränkte, wie die Space Force GSSAP und andere nutzt Systeme zur Wahrnehmung von Weltraumdomänen.

In einem Fall, so Shaw gegenüber C4ISRNET, habe das Space Command mit GSSAP-Betreibern gesprochen und sie gebeten, Beobachtungen bestimmter Objekte zu priorisieren und verschiedene Manöver anzuwenden, um es den Eigentümern dieser Objekte schwerer zu machen, zu erkennen, dass sie sich nähern.

Laut Shaw wehrten sich die Betreiber mit der Begründung, dass die Satelliten nicht über genügend Treibstoff verfügten, um diese Manöver durchzuführen und dennoch bis zum Ende ihrer Lebensdauer nützlich blieben.

Diese Antwort beunruhigte ihn. Das Bewusstsein für den Weltraumbereich ist der Schlüssel zum Verständnis von Bedrohungen im Weltraum, und die Einschränkungen dieser Satelliten behinderten ihre Fähigkeit, diese Mission frei durchzuführen.

„Ich fragte mich: ‚Wie sehr schränkt uns das ein?‘ Wie kommt es, dass wir uns hier in einem Zustand der erlernten Hilflosigkeit befinden, in dem wir die Fähigkeit, bestimmte Ziele zu verfolgen, abschreiben? “, sagte Shaw, der im Oktober 2023 aus dem Space Command ausschied und im Februar in die strategische Beratergruppe von Sierra Space berufen wurde. „Als wir anfingen, es zurückzuziehen, war es ziemlich bedeutsam.“

Als er anfing, seine Beobachtung mit anderen im Space Command zu teilen, sagte Shaw, dass die Bedenken zu „schneien“ begannen und sich schließlich zu einem „Schneeball“ entwickelten eine Vision für das, was er dynamische Weltraumoperationen nennt. Die neue Betriebsweise umfasst wendigere Satelliten, die sich freier bewegen können, um die Weltraumumgebung zu inspizieren oder gegnerischen Bedrohungen oder Trümmern auszuweichen.

Die Vision für dynamische Weltraumoperationen hängt von der Verfügbarkeit von Wartungs-, Mobilitäts- und Logistiktechnologien wie der Betankung ab. Aus diesem Grund forderte das Space Command letztes Jahr die Space Force auf, diese Fähigkeiten schnell einzurichten.

Die Reaktion des Dienstes erfolgte schnell und sein neues Beschaffungsbüro unter der Leitung von Col. Joyce Bulson hat Tischübungen durchgeführt und Demonstrationen geplant, um besser zu verstehen, wie die Space Force die Bedürfnisse der Betreiber heute und in Zukunft erfüllen kann.

Bulson hatte kürzlich Reportern gesagt, dass die Space Force bei ihrem Blick auf das Mobilitäts- und Logistikunternehmen versucht, kommerzielle Technologie sowie Fähigkeiten zu nutzen, die derzeit gemeinsam mit der NASA und der DARPA entwickelt werden.

DARPA arbeitet mit SpaceLogistics, einer Tochtergesellschaft von Northrop Grumman, zusammen, um ein Raumschiff zu bauen, über das Satellitenreparaturen und -aufrüstungen durchgeführt werden können Robotische Wartung von geosynchronen Satelliten

Die NASA entwickelte in Zusammenarbeit mit Maxar Technologies ein Wartungs- und Fertigungsfahrzeug im Orbit, das für die Durchführung von Satellitenreparaturen konzipiert ist. Jedoch, Die Agentur hat das 2-Milliarden-Dollar-Programm am 1. März eingestellt aufgrund von Kosten- und Terminüberschreitungen.

„Alle diese Technologien und Dinge, die wir betrachten, basieren auf dem, was andere bereits begonnen haben“, sagte Bulson in einer Medienbesprechung am 31. Januar auf der Space Mobility Conference in Orlando, Florida. „Wir versuchen nicht, die unternommenen Anstrengungen zu duplizieren.“

Analytische Genauigkeit

Die Space Force plant in den nächsten Jahren Auftankdemonstrationen, um ihre Pläne für die Zukunft zu gestalten. Der Dienst vergab letztes Jahr im September einen Auftrag über 25.5 Millionen US-Dollar an Astroscale US zur Entwicklung eines Betankungsraumfahrzeugs. Ziel ist es, dass das Fahrzeug im Rahmen einer Demonstration im Jahr 2026 einen Satelliten betankt.

Im Rahmen dieser Bemühungen arbeitet der Dienst auch mit der Defence Innovation Unit zusammen, dem kommerziellen Technologiezentrum des Pentagons. Der Plan sieht vor, dass das Orbitalwartungsfahrzeug Mira von Impulse Space ein Treibstoffdepot beherbergen soll, das von der in Colorado ansässigen Firma Orbit Fab gebaut wird. Das Depot wird dann das Fahrzeug von Astroscale über die Rapidly Attachable Fluid Transfer Interface von Orbit Fab auftanken, die dem Raumschiff Gas zuführt. Es wird auch eine Demonstration des Luftwaffenforschungslabors namens Tetra-5 unterstützen.

Über das Auftanken hinaus ist die Space Force auch an anderen Technologien interessiert, die Satelliten mit zusätzlichem Antrieb versorgen können, darunter Jetpacks, die an Satelliten mit erschöpften Treibstofftanks befestigt werden können.

Da das Beschaffungsteam Betankungsdemonstrationen plant, führt der Dienst zusätzliche Analysen durch, um besser zu verstehen, wie die Fähigkeit zu ihrer Rolle in künftigen Konflikten beiträgt. Ein neuer Weltraum-Zukunftskommando, das darauf abzielt, die analytische Genauigkeit des Dienstes zu verbessern, wird wahrscheinlich die Betankung von Satelliten als einen seiner ersten neuen Missionssätze in Betracht ziehen.

Doug Loverro, der von 2013 bis 2017 als stellvertretender stellvertretender Verteidigungsminister für Raumfahrtpolitik tätig war und jetzt ein unabhängiger Berater ist, sagte gegenüber C4ISRNET, es sei wichtig, dass die Space Force Anwendungsfälle für die Betankung untersucht, bevor sie ein formelles Programm verabschiedet.

„Es gibt viele Diskussionen, aber es gibt nicht viele Analysen, die zeigen, wie das funktionieren würde“, sagte er. „Es wurde keine wirklich gute Analyse durchgeführt, um zu zeigen, wo in der Betriebskette dies funktionieren würde, was die Anforderungen wären und solche Dinge.“

Kennedy wies darauf hin, dass das Space Command zwar lautstark die Notwendigkeit einer Art Betankungsfähigkeit für seine Systeme zur Aufklärung des Weltraumbereichs zum Ausdruck gebracht habe, der Dienst jedoch darüber nachdenken sollte, welche anderen Satelliten und Missionen von Mobilitäts- und Logistikfähigkeiten profitieren könnten. Dazu gehören Transferfahrzeuge, die dazu bestimmt sind, Raumfahrzeuge in verschiedene Umlaufbahnen zu befördern.

„Wenn Sie nur sagen, dass GSSAP etwas länger halten soll“, sagte er, „fühlt sich das nicht nach dynamischen Weltraumoperationen an.“

„Meiner Meinung nach geht es hier vor allem um den Zugang und die Auswirkungen, die man erzielen kann, wenn man an allen Orten ankommt, an die man gehen muss. Sie brauchen Zugang zu allen Regimen“, fügte er hinzu.

Nachfrage signalisieren

Obwohl die Space Force Beschaffungspläne erstellt und eine analytische Grundlage für ihre Betankungsbemühungen erstellt, muss sie im Rahmen ihrer jährlichen Budgetvorlage noch Mittel für diese Bemühungen beantragen. Stattdessen hat es sich bei der Finanzierung von Wartungs-, Mobilitäts- und Logistikdemonstrationen sowie Prototyping-Bemühungen auf Zuschüsse des Kongresses verlassen, darunter 30 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2023, mit denen der Vertrag mit Astroscale finanziert wurde.

Bulson sagte, die Space Force habe nicht vor, große Summen in eine maßgeschneiderte staatliche Satellitenbetankungskapazität zu investieren. Der Dienst möchte nicht der Ankermieter sein, sondern dem Beispiel der Gewerbeunternehmen in diesem Bereich folgen.

„Wir wollen kommerzielle Dienste so weit wie möglich nutzen“, sagte Bulson gegenüber Reportern. „Wir erwarten keine nennenswerten staatlichen Investitionen, um diese Fähigkeiten nutzbar zu machen.“

Sie wollte nicht bestätigen, ob der Dienst in seinem Haushaltsplan für das Geschäftsjahr 25, der voraussichtlich in diesem Monat veröffentlicht wird, Mittel für Weltraumwartungsbemühungen beantragen wird.

Viele der Unternehmen, die Betankungskapazitäten und andere Wartungssysteme entwickeln, sagen, dass die Space Force kurzfristig der logischste Kunde sei, da es noch kein starkes kommerzielles Geschäftsmodell für die Satellitenbetankung gebe.

Erik Daehler, Vizepräsident für Orbitalsysteme und -dienste bei Sierra Space, sagte, es sei wahrscheinlicher, dass ein kommerzieller Satellit stillgelegt werde, weil seine Nutzlasten wieder aufgefüllt werden müssten, als dass ihm der Treibstoff ausgeht.

Unternehmen sind außerdem dazu übergegangen, kleinere, kostengünstigere, leichter zu entsorgende Raumfahrzeuge mit kürzerer Missionsdauer in eine niedrige Erdumlaufbahn, eine Höhe von etwa 1,200 Meilen, zu schicken, was den Bedarf an Betankungsdiensten weiter reduziert.

„Das deutet darauf hin, dass die US-Regierung der wichtigste Ankermieter ist“, sagte Daehler gegenüber C4ISRNET.

Auch wenn ein kommerzieller Geschäftsfall Wirklichkeit werden könnte, sagen einige Unternehmen, dass das Militär eine größere Rolle dabei spielen muss, dem entstehenden Markt Gestalt zu verleihen. Das bedeutet, ein stärkeres Nachfragesignal zu senden in Form einer einheitlichen Finanzierung und klarer Vorgaben.

Lauren Smith, die Northrops Betankungsbemühungen im Weltraum leitet, sagte, die Einrichtung eines Programmbüros der Space Force für Wartung, Mobilität und Logistik sei ein positiver Schritt, aber nicht genug.

„Es ist für den Fortschritt dieser Technologie von entscheidender Bedeutung, dass es tatsächlich als Einzelposten in einem Budget angezeigt wird“, sagte Smith gegenüber C4ISRNET. „Wenn die Finanzierung nicht vorhanden ist, um das Gefühl der Dringlichkeit zu befriedigen, das wir von ihnen hören, ist es wirklich eine Frage, wie schnell sie uns brauchen, um zu handeln. Und das wird dazu beitragen, die Dinge zu beschleunigen und voranzutreiben.“

Sie fügte hinzu, dass die Space Force zwar ihre Bedürfnisse über Finanzierungs- und Budgetlinien kommunizieren kann, klare Anforderungen des Space Systems Command den Unternehmen jedoch auch dabei helfen würden, sicherzustellen, dass die Systeme, die sie entwickeln, den militärischen, einzigartigen Anforderungen des Dienstes gerecht werden.

„Sie möchten die Neugestaltung minimieren“, sagte Smith. „Wenn wir also von Anfang an genau wissen, was sie tun wollen, können wir zielgerichteter und effizienter vorgehen.“

Schnittstellenstandards

Unternehmen fordern die Space Force außerdem auf, Standards für die Betankungshäfen oder Schnittstellen festzulegen, die künftige Satelliten benötigen werden.

Der Dienst hat mit mehreren Unternehmen zusammengearbeitet, um Schnittstellen zu genehmigen, die als Standards für diese Satelliten dienen könnten, und im Januar gab er die Genehmigung des passiven Betankungsmoduls von Northrop als eine Option bekannt.

Die Space Force evaluiert auch Schnittstellen anderer Unternehmen, darunter Orbit Fab, und Bulson sagte, der Dienst wolle mehr Designs für eine breitere Nutzung verfügbar machen.

Daehler von Sierra Space sagte, die Festlegung gemeinsamer Standards sei wichtig für Unternehmen, die Betankungs- und andere Wartungskapazitäten entwickeln – und sicherstellen möchten, dass die von ihnen verwendeten Schnittstellen kompatibel sind.

Er sagte, es bestehe eine besondere Dringlichkeit für Sierra Space, das das Raumflugzeug Dream Chaser für die NASA entwirft und den Start einer separaten Schnelldemonstrationsplattform im Jahr 2025 anstrebt.

„Wir wollen einfach einen Standard, der übernommen werden kann, sodass wir, wenn wir ihn selbst übernehmen, wissen, dass er verwendbar sein wird“, sagte Daehler. „Und aufgrund unseres Bedarfs an Betankungsstandards müssen wir für den Start im Jahr 2025 bereit sein. Das bedeutet, dass ein Standard jetzt verfügbar sein muss.“

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://www.defensenews.com/battlefield-tech/space/2024/03/12/space-force-mulls-refueling-as-industry-calls-for-funding-standards/