Przełomowa misja ESA RISE ma na celu pionierską obsługę orbitalną satelitów geostacjonarnych, wydłużając ich żywotność, a jednocześnie demonstrując zrównoważone praktyki kosmiczne, takie jak tankowanie i odnawianie.
Zapobiegając tworzeniu się nowych śmieci kosmicznych i wykazując wykonalność gospodarki o obiegu zamkniętym na orbicie, projekt RISE stara się zmienić obecne marnotrawne praktyki porzucania zużytych satelitów.
ESA poczyniła znaczne postępy w promowaniu zrównoważonego rozwoju w przestrzeni kosmicznej dzięki swojej pierwszej orbitalnej misji serwisowej RISE. Agencja podpisała umowę o wartości 119 mln euro (~129 mln dolarów) z firmą D-Orbit jako głównym wykonawcą współfinansującym.
RISE to misja komercyjna, której celem jest zademonstrowanie możliwości bezpiecznego spotkania i dokowania do satelity geostacjonarnego. Po zweryfikowaniu standardów wydajności misji, Orbita D rozpocznie oferowanie komercyjnych usług przedłużania żywotności tych satelitów.
Misja ta stanowi znaczący postęp w usługach orbitalnych, w tym tankowaniu, renowacji i montażu, co stanowi kluczowy krok w kierunku rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym w przestrzeni kosmicznej.
Przedłużanie życia na orbicie
Zasadnicza część programu bezpieczeństwa kosmicznego ESA poświęcona jest oczyszczaniu orbit Ziemi z śmieci kosmicznych. W dłuższej perspektywie Agencja pragnie stymulować w przestrzeni kosmicznej prawdziwą gospodarkę o obiegu zamkniętym, minimalizując, tam gdzie to możliwe, wpływ lotów kosmicznych na Ziemię i jej zasoby. W ramach podejścia ESA Zero Debris nowe misje ESA zostaną zaprojektowane z myślą o bezpiecznych operacjach i utylizacji, aby do 2030 r. powstrzymać powstawanie nowych śmieci. Ale po co na tym poprzestawać?
„Serwisowanie na orbicie stanowi logiczną kontynuację zrównoważonego podejścia ESA do przestrzeni kosmicznej. Wydłużenie żywotności satelitów pozwala operatorom kosmicznym generować więcej danych i przychodów z istniejących zasobów kosmicznych, znacznie poprawiając zarówno zrównoważony rozwój, jak i naszą konkurencyjność w przestrzeni kosmicznej” – mówi Josef Aschbacher, dyrektor generalny ESA.
Podpisanie umowy z D-Orbit odzwierciedla zaangażowanie ESA we wzmacnianie roli Europy jako odpowiedzialnego lidera w zakresie zrównoważonego rozwoju w przestrzeni kosmicznej poprzez inwestowanie w kluczowe możliwości obsługi orbitalnej.
Misja RISE ESA zostanie zbudowana, obsługiwana i współfinansowana przez D-Orbit ponad 119 mln euro i zademonstruje możliwość dokowania do satelity geostacjonarnego, manewrowania nim, a następnie wypuszczenia go na wolność. Po sprawdzeniu, czy proces się powiódł, zaangażowanie ESA dobiega końca, gdyż satelita pozostaje na orbicie przez przewidywany łącznie osiem lat, obsługując komercyjnie aktywne satelity geostacjonarne.
„W fazie rozwoju ściśle współpracujemy, wykorzystując nasze doświadczenie w zakresie pionierskich nowych technologii i innowacyjnych podejść w przestrzeni kosmicznej. Po zakończeniu demonstracji D-Orbit będzie nadal eksploatował statek kosmiczny do celów komercyjnych” – mówi Holger Krag, dyrektor ds. bezpieczeństwa kosmicznego w ESA.
Rozszerzanie europejskich możliwości kosmicznych
„ESA wspiera tworzenie usług serwisowych na orbicie świadczonych z Europy, zapewniając, że europejski przemysł kosmiczny będzie w czołówce tego ekscytującego nowego rynku”.
„To coś, czego nigdy byśmy nie zrobili na Ziemi: zatankować nasz samochód, jeździć nim, aż się całkowicie opróżni, a następnie porzucić go, gdziekolwiek się stanie. A jednak taki właśnie efekt osiągnięto do tej pory w przypadku lotów kosmicznych. Jest to kosztowne i stanowi jedną z głównych przyczyn powstawania śmieci kosmicznych, co z kolei ma również negatywny wpływ na koszty przyszłej eksploracji kosmosu” – mówi Andrew Wolahan, kierownik projektu RISE w ESA.
„Teraz, gdy mamy taką możliwość, chcemy odejść od jednorazowych satelitów i zamiast tego, w miarę ciągłego rozwoju technologii, zacząć wydłużać czas życia satelitów i serwisować je tam, gdzie się znajdują, czyli na orbicie okołoziemskiej”.
Przyszłość usług kosmicznych
Podczas gdy RISE dokuje i przejmuje kontrolę nad położeniem i orbitą celu, statek kosmiczny-klient zachowa pełną funkcjonalność własnego zasilania, komunikacji z Ziemią i ładunku.
Otwiera to drzwi do wydłużenia żywotności działających satelitów geostacjonarnych, które z jakiegoś powodu, np. wyczerpania się paliwa lub częściowej awarii, nie mogą kontrolować swojej pozycji na orbicie, ale poza tym są w stanie kontynuować swoją misję.
W przyszłości nie tylko przedłużanie życia, ale także tankowanie, montaż, odnawianie i recykling będą normalnymi czynnościami wykonywanymi w przestrzeni kosmicznej. Na całym świecie opracowywane są wymagane technologie, a wiele z nich szybko dojrzewa.
Cykl życia misji i cele
Oczekuje się, że RISE wystartuje w 2028 r., rozpoczynając pełną wrażeń 8-letnią misję na orbicie geostacjonarnej. Na początek satelita przeniesie się na orbitę pośrednią tuż nad zwykłą orbitą geostacjonarną, na wysokości prawie 36 000 km.
Po rygorystycznych testach jego systemów i próbach na orbicie nadejdzie czas na rozpoczęcie fazy demonstracyjnej misji, mającej udowodnić, że satelita sprosta zadaniu.
RISE wzniesie się aż do tzw. cmentarza geostacjonarnego, położonego około 100 km wyżej, gdzie satelity „parkują” po zakończeniu swojej misji. Naturalna degradacja ich orbit i opuszczenie ich na tyle nisko, aby zakłócać działanie aktywnych satelitów, zajęłoby wiele tysięcy lat, utrzymując je w bezpiecznym miejscu i na uboczu.
RISE spotka się z aktywnym satelitą-klientem, dopasowując jego prędkość i trajektorię na orbicie cmentarnej. Mimo że operatorzy satelity-klienta będą oczekiwać RISE, ich satelita jest „nieprzygotowany”, ponieważ pierwotnie nie był zaprojektowany do dokowania do innego satelity. RISE zadokuje do satelity geostacjonarnego, zaczepiając się o pierścień, który pierwotnie mocował satelitę do wyrzutni. Gdy RISE już zostanie w zasięgu ręki, zmieni położenie i orbitę, pokazując, że potrafi precyzyjnie manewrować statkiem kosmicznym klienta.
Następnie RISE ponownie wypuści satelitę – co jest równie niebezpieczną częścią procesu – i umieści się na orbicie parkingowej pomiędzy cmentarzem a orbitą geostacjonarną, aby poczekać, gotowy na swoją pierwszą komercyjną przygodę po zakończeniu oceny.
Jego pierwszym klientem mógłby być być może satelita telekomunikacyjny, któremu kończy się paliwo, ale przy niewielkiej pomocy RISE jest w stanie utrzymać łączność między ludźmi na całym świecie.
Wyzwania związane z obsługą na orbicie
Aby przejąć kontrolę nad innym, potrzebny jest specjalny rodzaj satelity. Satelity geostacjonarne mogą mieć rozmiary autobusu szkolnego i ważyć ponad 6000 kilogramów. Często muszą obsługiwać ciężkie ładunki komunikacyjne, które wymagają dużych paneli słonecznych do ich zasilania. Satelity geostacjonarne są również zbudowane wyjątkowo solidnie, aby wytrzymać trudne warunki radiacyjne orbity geostacjonarnej. Chociaż RISE nie jest tak duży jak satelity, które będzie obsługiwał, po umieszczeniu w wyrzutni nadal ma rozmiary minivana i waży w chwili startu około 3000 kg, z czego około 800 kg będzie stanowić paliwo.
Ilość najnowocześniejszych technologii na pokładzie RISE jest tak duża, jak wyzwanie związane z dokowaniem do satelity na orbicie i operacją w bliskiej odległości od innego statku kosmicznego. Statek kosmiczny RISE będzie wyposażony w specjalistyczny, najnowocześniejszy sprzęt umożliwiający dokowanie do satelity, taki jak złożone systemy robotyki, czujniki mierzące odległość do celu oraz komputery zdolne do autonomicznego sterowania satelitą podczas dokowania.
