W kwietniu 2007 roku Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Obronności wykazała, że ​​jest w stanie zatankować satelitę na orbicie, wyposażając statek kosmiczny w ramię robota, dokując go do innego statku kosmicznego i przenosząc prawie 32 funty hydrazyny do zbiornika paliwa.

Misja, znany jako Ekspres OrbitalnyWedług Freda Kennedy'ego, który kierował projektem dla DARPA, był pełen nowatorskich rozwiązań technologicznych.

Oprócz zademonstrowania pierwszej w historii operacji tankowania w kosmosie misja amerykańska pokazała możliwość wykorzystania czujników śledzących i obrazujących do podłączenia do satelity odbiorczego i przeprowadzenia konserwacji, takiej jak wymiana akumulatora lub wymiana komputera pokładowego.

„Wielką sprawą była autonomia” – powiedział Kennedy C4ISRNET w wywiadzie z 27 lutego. „Byliśmy w stanie zademonstrować podejście umożliwiające zbliżenie się do statku kosmicznego za pomocą jednego przycisku i zapewnienie różnorodnych możliwości serwisowania”.

Jednak cztery miesiące po tym, jak statek wzniósł się w powietrze, Siły Powietrzne i NASA – partnerzy misji DARPA w tym przedsięwzięciu – wycofały się z programu.

Według Sił Powietrznych i NASA projekt, mający na celu wsparcie programu radarów kosmicznych, który został odwołany, zanim Orbital Express w ogóle wystartował, nie miał jasnego zastosowania w misji.

Wynik nie był szczególnie zaskakujący dla DARPA, której projekty często dotyczą technologii wyprzedzających swoją epokę. Kennedy powiedział, że on i jego zespół zawiesili kapelusze i założyli, że zademonstrowane przez nich koncepcje tankowania i serwisowania w końcu powrócą na powierzchnię, gdy agencje zdadzą sobie sprawę ze swojego znaczenia.

„Myślę, że wszyscy myśleliśmy, że może będzie jakaś niewielka przerwa” – powiedział Kennedy. „Nie sądzę, żeby ktokolwiek spodziewał się, że zanim naprawdę zaczniemy zdawać sobie sprawę z owoców tych sukcesów, minie 18 lat”.

Teraz, w odpowiedzi na wezwania urzędników Amerykańskiego Dowództwa Kosmicznego, aby wyposażyć przyszłe satelity zwiększające świadomość domeny kosmicznej w zbiorniki wielokrotnego użytku do końca dekadySiły Kosmiczne badają użyteczność wojskową możliwości tankowania.

Siły Kosmiczne w 2020 r. uznały serwis, mobilność i logistykę za podstawowe kompetencje. Od tego czasu służba opracowała szerokie wymagania dotyczące obszaru misji. W zeszłym roku utworzyła dedykowane biuro programowe koordynowanie krótko- i długoterminowych wysiłków na rzecz rozwoju a także współpracować z firmami w celu zademonstrowania możliwości tankowania.

W miarę jak narasta dynamika w kierunku operacjonalizacji tych koncepcji, obecni i byli urzędnicy ds. obronności i przemysłu twierdzą, że ze względu na pionierskie misje, takie jak Orbital Express, oraz wysiłki sektora komercyjnego mające na celu wykorzystanie tej pracy, dzisiejsze wyzwanie niekoniecznie ma charakter technologiczny. Zamiast tego zadaniem Sił Kosmicznych jest zdefiniowanie zarówno jasnej wizji wykorzystania przez wojsko usług serwisowych na orbicie, jak i ich roli w finansowaniu i ustanawianiu standardów, które będą kształtować rynek w najbliższej perspektywie.

Z punktu widzenia Kennedy'ego, który obecnie kieruje firmą Dark Fission Space Systems, której celem jest dokonanie przełomu w nuklearnym napędzie cieplnym, sukces będzie w dużej mierze zależał od tego, czy Siły Kosmiczne poprzeją swoją retorykę działaniami.

„Słowa są miłe, ale naprawdę musimy działać” – powiedział. „Myślę, że czekaliśmy już o 18 lat za długo”.

Dynamiczne operacje kosmiczne

Serwis na orbicie oznacza szeroki zakres możliwości mających na celu przedłużenie żywotności satelity lub zmianę sposobu wykonywania przez niego misji. Może to obejmować tankowanie, ale może również obejmować konserwację, modernizację lub zapewnienie dodatkowego źródła napędu.

Chociaż Siły Kosmiczne zaczęły poważniej badać obsługę na orbicie kilka lat temu, prawdziwy impuls w tym kierunku nastąpił w 2022 r., kiedy Dowództwo Kosmiczne zaczęło rozpoznawać, że satelity wykorzystywane do monitorowania środowiska kosmicznego są poważnie ograniczone ilością paliwa w ich zbiorniki.

Misja Satelity programu geosynchronicznej świadomości sytuacyjnej w przestrzeni kosmicznej ma zasadniczo służyć jako straż sąsiedzka na orbicie geosynchronicznej, około 22,000 XNUMX km nad Ziemią. Satelity GSSAP robią to, wykonując tzw. operacje spotkania i zbliżenia, zbliżając się do innych statków kosmicznych – w tym tych obsługiwanych przez amerykańskich przeciwników – w celu ich obserwacji i dostarczania na ich temat danych.

Podobnie jak inne wojskowe obiekty kosmiczne, satelity zostały wystrzelone z ograniczoną ilością paliwa, od której zazwyczaj zależy, jak długo mogą działać. Chociaż może to być odpowiednie w przypadku satelity GPS lub komunikacyjnego, który nie musi manewrować, aby wykonać swoją misję, generał broni John Shaw, ówczesny zastępca szefa Dowództwa Kosmicznego, zauważył, że ogranicza to sposób, w jaki Siły Kosmiczne korzystają z GSSAP i innych systemy świadomości w dziedzinie przestrzeni kosmicznej.

W jednym przypadku Shaw powiedział C4ISRNET, że Dowództwo Kosmiczne rozmawiało z operatorami GSSAP, prosząc ich o nadanie priorytetu obserwacjom określonych obiektów i zastosowanie różnych manewrów, aby właścicielom tych obiektów trudniej było zorientować się, że się zbliżają.

Według Shawa operatorzy wycofali się, twierdząc, że satelity nie mają wystarczającej ilości paliwa, aby wykonać te manewry i nadal będą przydatne do końca okresu użytkowania.

Ta odpowiedź go zaniepokoiła. Świadomość domeny kosmicznej jest kluczem do zrozumienia zagrożeń w przestrzeni kosmicznej, a ograniczenia nałożone na te satelity utrudniały im swobodne wykonywanie tej misji.

„Pomyślałem sobie: «Jak bardzo nas to ogranicza? Jak to się dzieje, że jesteśmy w stanie wyuczonej bezradności, kiedy skreślamy zdolność dążenia do określonych celów? ” powiedział Shaw, który odszedł ze stanowiska w Dowództwie Kosmicznym w październiku 2023 r., a w lutym został powołany do strategicznej grupy doradczej Sierra Space. „Kiedy zaczęliśmy to odklejać, było to dość znaczące”.

Kiedy zaczął dzielić się swoimi obserwacjami z innymi członkami Dowództwa Kosmicznego, Shaw powiedział, że obawy zaczęły przybierać na sile, aż w końcu przerodziły się w wizję tego, co nazywa dynamicznymi operacjami kosmicznymi. Nowy sposób działania obejmuje bardziej zwrotne satelity, które mogą swobodniej podróżować w celu inspekcji środowiska kosmicznego lub uniknięcia wrogich zagrożeń lub śmieci.

Wizja dynamicznych operacji kosmicznych zależy od dostępności technologii serwisowych, mobilnych i logistycznych, takich jak tankowanie, dlatego w zeszłym roku Dowództwo Kosmiczne wezwało Siły Kosmiczne do szybkiego uruchomienia tych możliwości.

Służba zareagowała szybko, a jej nowe biuro przejęć, kierowane przez płk. Joyce’a Bulsona, przeprowadzało ćwiczenia symulacyjne i planowało demonstracje, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób Siły Kosmiczne mogą zaspokoić potrzeby operatorów dziś i w przyszłości.

Bulson powiedział niedawno reporterom, że Siły Kosmiczne przyglądają się przedsiębiorstwom z zakresu mobilności i logistyki, próbując wykorzystać technologię komercyjną, a także możliwości opracowywane obecnie wspólnie z NASA i DARPA.

DARPA współpracuje ze SpaceLogistics, spółką zależną Northrop Grumman, nad zbudowaniem statku kosmicznego do wykonywania napraw i modernizacji satelitów za pośrednictwem Robotyczna obsługa satelitów geosynchronicznych program.

NASA we współpracy z Maxar Technologies opracowywała orbitalny pojazd serwisowy i produkcyjny przeznaczony do wykonywania napraw satelitów. Jednakże, agencja anulowała 2 miliardy dolarów programu 1 marca z powodu przekroczeń kosztów i harmonogramu.

„Wszystkie te technologie i rzeczy, którym się przyglądamy, opierają się na tym, co inni już zaczęli robić” – powiedział Bulson podczas konferencji prasowej 31 stycznia podczas Konferencji Mobilności Kosmicznej w Orlando na Florydzie. „Nie staramy się powielać wysiłków, które już zostały podjęte”.

Rygor analityczny

Siły Kosmiczne przyglądają się demonstracjom tankowania w ciągu najbliższych kilku lat, aby ukształtować swoje plany na przyszłość. W zeszłym roku serwis przyznał Astroscale US kontrakt o wartości 25.5 miliona dolarów we wrześniu na opracowanie statku kosmicznego do tankowania. Celem jest, aby pojazd zatankował satelitę podczas demonstracji w 2026 roku.

W ramach tych wysiłków służba współpracuje również z Jednostką Innowacji Obronnych, centrum technologii komercyjnych Pentagonu. Plan zakłada, że ​​orbitalny pojazd serwisowy Impulse Space o nazwie Mira będzie gospodarzem magazynu paliwa zbudowanego przez firmę Orbit Fab z siedzibą w Kolorado. Stacja będzie następnie tankować pojazd Astroscale za pośrednictwem szybko podłączanego interfejsu przesyłu płynów firmy Orbit Fab, który dostarcza gaz do statku kosmicznego. Wesprze także demonstrację Laboratorium Badawczego Sił Powietrznych o nazwie Tetra-5.

Poza tankowaniem Siły Kosmiczne interesują się także innymi technologiami, które mogą zapewnić satelitom dodatkowy napęd, w tym plecakami odrzutowymi, które można podłączyć do satelitów z wyczerpanymi zbiornikami paliwa.

Ponieważ zespół przejmujący planuje demonstracje tankowania, służba prowadzi dodatkową analizę, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób ta zdolność przyczynia się do jej roli w przyszłych konfliktach. Nowy Dowództwo Kosmicznej Przyszłości, mająca na celu poprawę rygoru analitycznego usługi, prawdopodobnie uzna tankowanie przez satelitę za jeden z pierwszych pojawiających się zestawów misji.

Doug Loverro, który w latach 2013–2017 pełnił funkcję zastępcy sekretarza obrony ds. polityki kosmicznej, a obecnie jest niezależnym konsultantem, powiedział C4ISRNET, że dla Sił Kosmicznych ważne jest zbadanie przypadków użycia tankowania przed przyjęciem formalnego programu.

„Toczy się wiele dyskusji, ale niewiele analiz pokazuje, jak to by działało” – powiedział. „Nie przeprowadzono naprawdę dobrej analizy, która pokazałaby, gdzie w łańcuchu operacyjnym to by zadziałało, jakie byłyby wymagania i tego typu rzeczy”.

Kennedy zauważył, że choć Dowództwo Kosmiczne głośno wyrażało potrzebę zapewnienia pewnego rodzaju możliwości tankowania dla swoich systemów świadomości w dziedzinie przestrzeni kosmicznej, służba powinna rozważyć, jakie inne satelity i misje mogłyby skorzystać z możliwości w zakresie mobilności i logistyki. Obejmuje to pojazdy transferowe, które są przeznaczone do przemieszczania statków kosmicznych na różne orbity.

„Jeśli mówisz tylko, że chcesz, aby GSSAP działał trochę dłużej” – powiedział – „nie ma to wrażenia dynamicznych operacji kosmicznych”.

„Moim zdaniem chodzi o dojazd i efekty, jakie można osiągnąć, gdy dotrze się do wszystkich miejsc, do których trzeba dotrzeć. Potrzebujecie dostępu do wszystkich reżimów” – dodał.

Sygnalizacja zapotrzebowania

Chociaż Siły Kosmiczne opracowują plany przejęć i ustanawiają podstawy analityczne dla swoich wysiłków w zakresie tankowania, nie zwróciły się jeszcze o finansowanie tych wysiłków w ramach przedkładanego rocznego budżetu. Zamiast tego polegała na plus-upach z Kongresu, aby płacić za serwisowanie, demonstracje mobilności i logistyki, a także prace nad prototypami, w tym 30 milionów dolarów w roku finansowym 2023, które sfinansowały kontrakt z Astroscale.

Bulson powiedział, że Siły Kosmiczne nie planują inwestować dużych środków w rządową zdolność do tankowania satelitów. Zamiast być głównym najemcą, serwis chce podążać śladem firm komercyjnych na tym obszarze.

„Chcemy maksymalnie wykorzystać usługi komercyjne” – powiedział Bulson reporterom. „Nie szukamy znaczących inwestycji rządowych w wykorzystanie tych zdolności”.

Nie potwierdziła, czy usługa będzie ubiegać się o finansowanie wysiłków związanych z obsługą przestrzeni kosmicznej w ramach budżetu na rok 25, który ma zostać opublikowany w tym miesiącu.

Wiele firm rozwijających możliwości tankowania i inne systemy obsługi twierdzi, że w najbliższej przyszłości Siły Kosmiczne będą najbardziej logicznym klientem, ponieważ nie ma jeszcze solidnego komercyjnego uzasadnienia biznesowego dla tankowania satelitów.

Erik Daehler, wiceprezes ds. systemów orbitalnych i usług w Sierra Space, powiedział, że wycofanie komercyjnego satelity z eksploatacji jest bardziej prawdopodobne z powodu konieczności uzupełnienia ładunku, niż z powodu wyczerpania się paliwa.

Firmy przestawiły się również na wystrzeliwanie mniejszych, tańszych i bardziej jednorazowych statków kosmicznych o krótszym czasie trwania misji na niską orbitę okołoziemską, na wysokość około 1,200 mil, co jeszcze bardziej zmniejsza zapotrzebowanie na usługi tankowania.

„To zaczyna wskazywać na rząd USA jako głównego najemcę” – powiedział Daehler C4ISRNET.

Chociaż komercyjne uzasadnienie biznesowe może się zmaterializować, niektóre firmy twierdzą, że wojsko musi odegrać większą rolę w pomaganiu w kształtowaniu się rodzącego się rynku. Oznacza to wysłanie silniejszego sygnału popytu w formie spójnego finansowania i jasnych wymogów.

Lauren Smith, która kieruje działaniami Northrop w zakresie tankowania w przestrzeni kosmicznej, stwierdziła, że ​​utworzenie przez Siły Kosmiczne biura programowego zajmującego się serwisowaniem, mobilnością i logistyką to pozytywny krok, ale to nie wystarczy.

„Właściwie pojawienie się tego jako pozycja w budżecie jest niezwykle ważne dla rozwoju tej technologii” – powiedział Smith w rozmowie z C4ISRNET. „Jeśli nie ma środków finansowych, które pomogłyby zaspokoić potrzebę pilności, o której od nich słyszymy, tak naprawdę chodzi o to, jak szybko powinniśmy działać. A to pomoże przyspieszyć i popchnąć sprawy do przodu”.

Dodała, że ​​chociaż Siły Kosmiczne mogą komunikować swoje potrzeby poprzez finansowanie i linie budżetowe, jasne wymagania Dowództwa Systemów Kosmicznych pomogłyby również firmom zapewnić, że opracowywane przez nich systemy spełnią specyficzne potrzeby wojskowe tej służby.

„Chcesz zminimalizować przeprojektowanie” – powiedział Smith. „Jeśli zatem od początku będziemy mieli jasne pojęcie, czego chcą osiągnąć, możemy działać lepiej i skuteczniej”.

standardy interfejsów

Firmy wzywają również Siły Kosmiczne do ustalenia standardów dla portów tankowania lub interfejsów, których będą potrzebować przyszłe satelity.

Serwis współpracował z kilkoma firmami w celu zatwierdzenia interfejsów, które mogłyby służyć jako standardy dla tych satelitów, a w styczniu ogłosił zatwierdzenie modułu pasywnego tankowania firmy Northrop jako jedną z opcji.

Siły Kosmiczne oceniają także interfejsy innych firm, w tym Orbit Fab, a Bulson powiedział, że serwis chce udostępnić więcej projektów do szerszego zastosowania.

Daehler z Sierra Space powiedział, że ustanowienie wspólnych standardów jest ważne dla firm, które rozwijają możliwości tankowania i innych usług serwisowych i chcą mieć pewność, że używane przez nich interfejsy będą kompatybilne.

Powiedział, że szczególnie pilna jest firma Sierra Space, która projektuje samolot kosmiczny Dream Chaser dla NASA i której celem jest wystrzelenie w 2025 r. oddzielnej, szybkiej platformy demonstracyjnej.

„Chcemy po prostu standardu, który można zastosować, abyśmy, gdy sami go przyjmiemy, wiedzieli, że będzie użyteczny” – powiedział Daehler. „A biorąc pod uwagę nasze potrzeby w zakresie standardów tankowania, musimy być gotowi na wystrzelenie w 2025 r. Oznacza to, że standard musi być dostępny już teraz”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.defensenews.com/battlefield-tech/space/2024/03/12/space-force-mulls-refueling-as-industry-calls-for-funding-standards/