ظهور ربات های تعمیر مداری: چگونه اروپا قصد دارد ماهواره ها را در فضا نجات دهد

امروزه اپراتورهای ماهواره زمانی که سخت افزار فضایی آنها سوخت تمام می شود، پانل های خورشیدی آسیب می بینند یا کدهای خطا مانع از عملکرد آن می شوند، گزینه های بسیار کمی دارند.

آگهی

آگهی

برخی از مشکلات نرم افزاری را می توان از زمین اصلاح کرد و مهندسان می توانند راه حل هایی برای برخی از مشکلات سخت افزاری پیدا کنند، اما به طور کلی، هنگامی که یک ماهواره نیاز به تعمیر و نگهداری دارد، هیچ سرویس تعمیر فضایی مفید برای تماس وجود ندارد.

در نتیجه، بسیاری از ماهواره های قدیمی یا در نهایت در مدارهای به اصطلاح قبرستان پارک می شوند، یا در بدترین موارد، رانده می شوند و از کنترل خارج می شوند و خطری برای سایر سخت افزارهای فضایی ایجاد می کنند و میزان آوار فضایی را افزایش می دهند.

با افزایش سریع تعداد فضاپیماها، مهندسان اروپایی اکنون در حال کار بر روی مکانیک رباتیک هستند تا ماهواره های قدیمی تر پرواز کنند یا ماهواره های غیر فعال را از مسیرهای مداری مهم خارج کنند.

استفانی بهار-لافنتر، مدیر پروژه Thales Alenia Space برای ماموریت خدمات پشتیبانی مداری رباتیک اروپا (EROSS) که توسط اتحادیه اروپا تأمین شده است، می گوید: «این مانند یک کامیون خراب در جاده است.»

هدف آنها پرتاب یک ماهواره کوچک ساخت اروپا با بازوی رباتیک در یک ماموریت اثبات مفهوم در سال 2028 است.

EROSS به چه چیزی دست خواهد یافت؟

در طول این مأموریت، EROSS با ماهواره هدف خود ملاقات می کند، یک بازرسی پرواز دور را انجام می دهد و سپس توانایی خود را در ضبط و سوخت گیری فضاپیما نشان می دهد. Thales Alenia Space همچنین در حال کار بر روی اتصالات جهانی به سبک USB است که به ربات اجازه می دهد قطعات را در فضا راحت تر جمع کند.

در اوایل دهه 2030، چشم انداز این است که کامیون های تخریب فضایی به سبک Eros برای مشتریان پرداخت کننده مستقر شوند.

ایده این است که شما فقط از خدماتی درخواست کنید تا شما را به سمت مکان دیگری بکشید یا چیزی را تعمیر کند یا سوخت گیری کند. او به Euronews Next گفت که ایده ارائه خدماتی به اجزای فضایی است که معمولاً برای این کار طراحی نشده اند.»

نکته آخر بسیار مهم است. اکثر ماهواره هایی که در حال حاضر به دور زمین می چرخند هرگز برای سرویس دهی طراحی نشده اند. آنها با این انتظار ساخته شدند که پس از پرتاب، به طور مستقل عمل کنند تا زمانی که سوخت آنها تمام شود یا دچار یک خرابی بحرانی شوند.

اما این روزها، با نزدیک به ۱۵۰۰۰ ماهواره عملیاتی در مدار و چندین هزار دستگاه غیرفعال هنوز در فضا، واضح است که سرویس در مدار آماده توسعه است، از جمله سیستم های مهندسی قادر به گرفتن و تعمیر فضاپیماهای «غیر همکاری».

ژان لوک ماریا، مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران ExoTrail، این توسعه را به عنوان یک تغییر طبیعی بین روزهایی که ماهواره ها ابزاری برای اکتشاف و کشف بودند، تا امروز، زمانی که ماهواره ها زیرساخت های ضروری برای حیات روی زمین هستند، تصریح می کند.

این مهندس فرانسوی به Euronews Next گفت: «وقتی به توده بحرانی از این زیرساخت ها می رسید، نیازهای جدیدی خواهید داشت که به نفع مدیریت این زیرساخت ها است.» این کار ساده است - همانطور که بزرگراه ها و برج های مخابراتی به خدمه تعمیر نیاز دارند، ماهواره ها نیز همین طور هستند.

چگونه یک ماهواره غیر همکاری پیدا می کنید؟

چالش های فنی سرویس دهی به اکثر ماهواره ها در مدار بسیار زیاد است. برای شروع، «ما باید سعی کنیم چیزی را شناسایی کنیم و بگیریم که مطلقاً چیزی برای گرفتن ندارد.» برای ماموریت EROSS، فضاپیمای ربات به دنبال حلقه فلزی است که در اصل ماهواره را برای پرتاب به موشک خود متصل می کند.

اگرچه این حلقه جهانی و استاندارد نیست، اما در حدود سه چهارم فضاپیما وجود دارد و همیشه برای محکم بودن طراحی شده است.

بهار-لافنتر گفت: «وقتی آن را گرفتید، می توانید آن را بکشید.»

بنابراین شما می توانید نگرش و کنترل مدار آن را در دست بگیرید، اما همچنین می توانید آن را از یک مکان در مدار به مکان دیگر منتقل کنید. او افزود که شما می توانید هر عملکردی را که فضاپیما به تنهایی قادر به انجام آن نیست، بر عهده بگیرید.

برخی از صورت‌های فلکی برای سرویس دهی آینده برنامه‌ریزی کرده‌اند، مانند ماهواره‌های یوتلست وان وب که با یک صفحه مغناطیسی در کنار آن پرتاب شدند.

ماریا گفت: «این یک مثال بسیار خوب است.» «ما می دانیم که به طور بالقوه می توانیم یک صفحه پیشخوانی برای اتصال به ماهواره OneWeb طراحی کنیم که در برخی موارد نیاز به سرویس دهی دارد.»

ExoTrail در حال حاضر در مسیر ارائه خدمات شخص ثالث به شرکت های ماهواره ای با دستگاهی است که آن را «spacevan» می نامد.

این دستگاه که برای اولین بار در سال 2023 با SpaceX پرواز کرد، ماهواره های کوچک را از موشک دور می کند و هر یک را به یک مدار بسیار خاص می رساند، درست مانند یک راننده تحویل که بسته ها را در خانه ها و مشاغل می اندازد.

این همان چیزی است که ماریا «خدمات اولیه» آنها را می نامد، نوعی اشتراک سواری در فضا برای تحویل در آخرین مایل. اکنون آنها در حال حرکت به سمت چیزی جاه طلبانه تر هستند: یعنی قابلیت های ملاقات و اتصال کامل که امکان بازرسی، افزایش عمر، سوخت گیری و در نهایت تعمیرات مداری را فراهم می کند.

یکی دیگر از بخش های کلیدی بازار که Exotrail به دنبال آن است، تغییر مدار است، که مستلزم هدفش عمدی ماهواره مشتری به سمت قسمت خالی اقیانوس است. ماه گذشته، این شرکت با شرکت فضایی ژاپنی Astroscale اعلام کرد تا این دفع دقیق ماهواره ها را تا سال 2030 نشان دهد.

چشم انداز حقوقی چیست و آیا بازار وجود دارد؟

در حالی که چالش های فنی بسیار زیاد است، چشم انداز حقوقی نیز نامشخص است. اگر دو ماهواره در حین سرویس برخورد کنند، مسئول آن چه کسانی هستند؟ اگر یک وسیله نقلیه خدمات فرانسوی با ماهواره ژاپنی اسکله کند، قوانین کدام کشور اعمال می شود؟ این مسائلی است که فرانسه، ژاپن و سایر کشورها به طور فعال از طریق چارچوبی مانند قانون فضایی اتحادیه اروپا و توافقنامه های دوجانبه برای رسیدگی به آنها تلاش می کنند.

سپس این سوال مطرح می شود که چه کسانی هزینه خدمات در مدار را پرداخت می کنند و بازار واقعاً چقدر بزرگ است. Behar-Lafenêtre اذعان می کند: «برآورد بازار دشوار است زیرا مانند مسئله مرغ و تخم مرغ است.» «شما همیشه باید نشان دهید که می توانید این کار را انجام دهید تا شخصی علاقه مند به خرید خدمات باشد.»

به نظر می رسد واضح ترین بازار اولیه بسیار دور از زمین، بیش از ۳۵ هزار کیلومتر بالاتر از سر ما، در مدار زمین ایستازی قرار دارد. این جایی است که اپراتورهای مخابراتی ناوگان قدیمی دارند که ترجیح می دهند به جای جایگزینی آنها نگهداری کنند.

با وجود مگا فلکی جدید در مدار زمین پایین که راه حل های مخابراتی جایگزین ارائه می دهند، مدار زمین ایستا برای پرتاب فضاپیماهای جدید جذابیت کمتری پیدا کرده است و خدمات گسترش عمر را مورد توجه اقتصادی خاصی قرار می دهد.

خدمات در مدار پیامدهای دفاعی قابل توجهی دارد که می تواند تقاضای قوی بازار را ارائه دهد. توانایی بازرسی، نزدیک شدن و دستکاری ماهواره ها در مدار یک برنامه قاتل در دنیای نظامی است.

ماریا اذعان کرد: «در اصل، این چیزی دوگانه است.» روسیه، چین و هند همگی تواناییهای پیشرفته ای را در این زمینه نشان داده اند. چین یک ماهواره زمین ایستگاه را در سال 2022 هزاران کیلومتر منتقل کرد، در حالی که هند چند ماه پیش نشان داد که در فضا لنگر قرار گرفتن در فضا بود.

ما در یک «سفر طولانی» هستیم

با این حال همه قایقرانی ساده نیست. ناسا مشکل مرغ و تخم مرغ را در مأموریت OSAM-1 (سرویس، مونتاژ و ساخت در مدار) تجربه کرد که در سال 2024 پس از افزایش هزینه ها و عدم تحقق بازار تجاری سوخت گیری ماهواره های آماده نشده، لغو کرد.

در همین حال، وسایل نقلیه توسعه ماموریت Northrop Grumman از سال 2020 در مدار زمین ایستا فعالیت می کنند و عمر ماهواره های اینتلست را افزایش می دهند. نسل بعدی وسایل نقلیه رباتیک Mission که قرار است امسال عرضه شود، از رباتیک پیشرفته برای نصب «پودهای توسعه ماموریت» و انجام بازرسی، تعمیرات و حتی حذف زباله ها استفاده خواهد کرد.

فراتر از Thales Alenia Space و Exotrail، چندین شرکت اروپایی در حال توسعه قابلیت های خدمات هستند.

ClearSpace، یک استارتاپ سوئیسی، قرارداد با آژانس فضایی اروپا (ESA) برای اولین ماموریت فعال حذف زباله های فضایی در سال 2027 دارد. سیستم آنها از دو ماهواره که به طور همزمان کار می کنند برای اولین ماموریت حذف ضایعات فعال تجاری جهان در مدار پایین زمین استفاده می کند. در اواخر این دهه، آنها همچنین قصد دارند تکنولوژی خود را برای اتصال و افزایش عمر یک ماهواره در مدار زمین ایستازی نشان دهند.

یکی دیگر از بازیگران کلیدی D-Orbit ایتالیا است که با حامل ماهواره ای ION آغاز شد که از نظر مفهومی مشابه «فضاپیان» ExoTrail است و اکنون هدف خود را برای ایجاد یک «اقتصاد فضایی دایره ای» با استفاده از بقایای فضایی به عنوان منبع استفاده می کند. در سال 2024، این شرکت قراردادی با ESA برای ماموریتی به نام RISE امضا کرد که قرار است محل ملاقات امن و اتصال با یک ماهواره زمین ایستا را به منظور افزایش طول عمر مفید آن در سال 2028 نشان دهد.

آینده خدمات در مدار باید تا سال 2030 واضح تر باشد. و ظرف یک دهه، تکنولوژی که به نظر می رسد علمی-تخیلی می تواند به بخشی منظم از مدیریت ترافیک فضایی اروپا تبدیل شود.

با این وجود، ماریا بر بررسی واقعیت اصرار دارد. او گفت: «ما به یک رویکرد گام به گام نیاز داریم.

گرفتن یک ماهواره غیر همکاری که به سرعت در فضا خارج از کنترل می چرخد، هنوز تنها در فیلمهای هالیوود امکان پذیر است. او لبخند می زند: «در مجموع، احتمالا سفر طولانی برای همه شرکت ها خواهد بود.»

با این وجود، یک کامیون ساده اروپایی خرابی فضایی در راه است و به همراه آن توانایی سوخت گیری و نجات فضاپیماها به ارزش صدها میلیون یورو وجود دارد که عمر زیرساختهای حیاتی را که جهان ما را به هم متصل می کند، افزایش می دهد.