Орбитата на Земята е в разгара на комерсиализацията си
(снимка: CCO Public Domain)
Когато сателитите се повредят, не са много нещата, които могат да се направят. Развалените сателити са скъп и опасен поток от малки или големи предмети, обикалящи в орбитата на Земята с години и десетилетия, докато гравитацията най-накрая ги отведе към тяхната огнена смърт в атмосферата.
Предвид плановете за качване в орбита на стотици нови сателити, с които би трябвало да се осигури интернет до всяка точка на света, този поток ще трябва да бъде овладян. Сателитите ще трябва да се поправят и да се поддържат в изправност, защото отпадането им ще стане твърде опасно. Поправянето на сателити ще е следващият голям бизнес в технологичния свят.
Професорът от университета в Синсинати Оу Ма разработва роботизирана технология за поправяне на спътници в орбита. Той предвижда роботизираните сателити да могат да се закачат за орбитиращите сателити с цел ремонт или зареждане с гориво.
Технически проблеми
Един милион неща могат да се объркат с всяко пускане на сателит. Но за повечето от тези проблеми нищо не може да се направи след качването на спътника в орбита, отбелязва Techxlore.
Може би най-известният проблем със сателит за всички времена се случи през 1990 г., когато космическият телескоп Хъбъл бе изпратен от НАСА в космоса, след което стана ясно, че скъпото му огледало е изкривено. Последващата ремонтна мисия на борда на космическата совалка Endeavour през 1993 г. смени огледалото, за да може Хъбъл да заснема и изпраща до Земята удивителни изображения на Вселената. Това обаче коства няколко милиарда долара.
Дефекти в спътниците тормозят почти всички международни космически програми – от Япония до Русия. Проблемът не се ограничава само до земната орбита. През 1999 г. спътник на НАСА се разби на Марс, защото инженерите бяха използвали различни мерни единици (паунд вместо метричен нютон) в софтуера. В рeзултат двигателите работеха с четири пъти по-малка сила и осигуриха 4 пъти по-слаба тяга от очакваната – поради което орбитата на космическия кораб беше критично ниска.
Невъзможността да се поправят сателитите става все по-очевидна грижа с всяко следващо изстрелване, казва проф. Оу Ма от Университета в Синсинати. „Големите търговски спътници са скъпи. Създателите им биха искали да могат да отидат горе и да ги поправят, но в днешно време това е невъзможно”.
Гориво
Изчерпването на горивото е другият голям проблем за спътниците. Повечето сателити излизат от употреба, тъй като изчерпват ресурсите си от гориво – а не от критична неизправност, казва Джон Лаймър, главен специалист по роботи в Maxar – частна компания, която осигурява инфраструктура за космически кораби и роботизирани средства за дна от мисиите на НАСА.
Агецията се готви да пусне през 2022 г. сателит, способен да зарежда други спътници в ниска земна орбита. Проектът е наречен Restore-L. „Какво излиза – пенсионирате съвършено добър сателит, само защото му се е изчерпало горивото”, коментира Лаймър. Той е работил заедно с Оу Ма и неговата лаборатория за интелигентна роботика и автономни системи.
Професия на новото време
Лаймър казва, че поправянето на сателитите е готово да се превърне в цяла индустрия, създавайки предимство за студентите по аерокосмическо инженерство. „Мисля, че това е бъдещето. Ще пропълзим в него – няма да скочим в него”.
В лабораторията на Ма студентите работят върху автоматизираната навигация, която сателитите ще трябва да използват за скачането с други спътници в космоса. Това е сложна дейност, тъй като дори най-малкият сблъсък в условията на нулева гравитация може да накара двете устройства да отскочат едно от друго.
„Лесно е да го накараш да се търкулне в космоса, защото нищо не го задържа. Тогава сателитът става още по-труден за хващане. Ако се понесе нанякъде, той може да се носи завинаги. Няма какво да го спре”, казва Ма.
Инженерните симулации могат да предскажат динамичното поведение на целевия спътник, така че приближаващият сателит може безопасно да го прихване, каза ученият. „Имаме инструменти за симулация, така че оттам можем точно да прогнозираме поведението на сателита. Да грабнеш нещо в космоса е наистина трудно”, обяснява Ма.
„Трябва да бъдете много внимателни, за да прогнозирате динамичното поведение и да извършвате прецизни контроли, за да можете да деактивирате сателита и леко да го хванете”, допълва той.
Най-полезният сателит за ремонти ще може да изпълнява множество задачи, твърди Ма. По време на кариерата си той е работил по различни проекти, свързани с роботите на борда на Международната космическа станция и бившата програма за космически совалки.
„Този нов робот ще прави някои контролни тестове на алгоритми и ще използва сензорна технология”, казва Ма и посочва роботизирана ръка с човешки размер в лабораторията си. „Ние не симулираме конкретна мисия, а нова технология, която може да бъде използвана в редица бъдещи мисии”.
Икономически смисъл
Гордън Рослер, бивш ръководител на програмата в Агенцията за напреднали научноизследователски проекти в САЩ, заяви пред списание Astronomy, че направата на сателити, които не могат да се ремонтират или модифицират, след като са пуснати в орбита, няма икономически смисъл.
„Няма друг пример, където да изграждаме нещо, което струва половин милиард долара или милиард долара, и никога да не погледнем към него отново”, каза той.
Предвид плановете качване на още стотици сателити в орбита – например проектите на Google и Facebook за сателитен интернет – в орбита ще има още безчет устройства. Нима всички те ще бъдат оставени да се развалят и да летят произволно около Земята без възможност за поправка?
Времето е от съществено значение. С всяко следващо изстрелване и всеки неуспешен сателит ниската земна орбита се приближава до „ефекта на Кеслер”. Теорията на Доналд Кеслер гласи, че сателитните сблъсъци могат да създадат каскада от отломки, заплашващи безопасността на бъдещите изстрелвания. Проблемът дори бе тема на филм през 2013 г. под заглавието „Гравитация”.
„Помислете за скоростта на тези обекти. Не говорим за скоростта на магистралата или дори за скоростта на самолета. Те пътуват със 17 000 мили в час”, казва Ма. Орбитата на Земята е „в разгара на комерсиализацията” си. „В крайна сметка комерсиализацията на космоса ще бъде голяма индустрия”, убеден е той.