Servisní družice

Firma MDA oznámila úmysl vypustit v roce 2015 unikátní opravárenskou družici.

Vynesení a přesné umístění každé družice na její oběžnou dráhu je technicky složitý a především finančně velmi nákladný úkol. Drahou družici na orbitě pak může kdykoliv vyřadit z činnosti jakákoliv banální závada, která by u přístroje na Zemi byla snadno odstranitelná, ale u družice ve vesmíru je už ze Země nenapravitelná. Posledním příkladem je družice OrbView-2 s níž bylo náhle z neznámých příčin v prosinci roku 2010 po třinácti letech úspěšného provozu ztraceno spojení. Všechny družice také potřebují provádět korekce své oběžné dráhy, která se jinak vlivem drobných rušivých vlivů postupem času samovolně mění. Korekční motorky družic ale spotřebovávají palivo a po jeho vyčerpání se družice stává neovladatelným kusem kovu. Družice, které jsou z jakýchkoliv důvodů už dále nepotřebné, by se měly z nejvytíženějších oběžných drah vlastními silami odklidit, nejlépe navedením do atmosféry Země, kde družice shoří. Většinou se tak ale neděje a mrtvé družice se stávají nebezpečnými neřízenými střelami, které jsou schopné, vzhledem k vysokým rychlostem jakými se družice pohybují, zničit jakýkoliv satelit, kosmickou loď nebo stanici, se kterou by se střetly.

Kanadská firma MacDonald Dettwiler and Associates oznámila úmysl vypustit v roce 2015 první automatickou servisní a opravárenskou družici, která bude schopna provádět údržbu ostaních družic. Servisní a tankovací družice s názvem The Space Infrastucture Servicing vehicle (SIS) bude moci jiné družici dotankovat palivo ze svých zásob, v případě poruchy provést její základní diagnostiku a do určité míry i provádět opravy. Družice SIS bude vybavena robotickou rukou, kterou bude zachytávat klientské satelity a provádět na nich operace jako je například uvolnění zaseknutého solárního panelu. Dále bude servisní družice schopna přemísťovat připojené družice pomocí svého motoru na jiné oběžné dráhy a tak bude možné navádět mrtvé družice do zemské atmosféry nebo je přesouvat na méně vytížené „odstavné“ orbitální dráhy.

Obr. Servisní družice SIS při práci. Zdroj: MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd.

Podle smlouvy, jejíž uzavření bylo oficiálně ohlášeno 15.března 2011 a v níž jsou tyto služby ohodnoceny sumou převyšující 280 milionů US$, by měla být prvním zákazníkem firma Intelsat, která má na geostacionární dráze ve výšce 36 000 km mnoho geostacionárních satelitů. Servisní družice má být schopna obsloužit zhruba tucet klientských družic a pak jí budou ze Země poslány nádrže s palivem, ze kterých si SIS sama dotankuje a bude pokračovat dál v práci. Dosud byly schopné provádět servisní zásahy na družicích prakticky pouze posádky raketoplánů, ale kvůli velkým finančním nákladům, které každý start raketoplánu stojí, byly takové operace efektivní pouze u výjimečných přístrojů, jako byl Hubbleův kosmický dalekohled. Po ukončení činnosti raketoplánů už takové operace nebude možné provádět vůbec.

První pokusy o automatické doplnění paliva na oběžné dráze probíhaly úspěšně od 1. do 13. dubna 2007, kdy se družice ASTRO (akronym z anglického Autonomous Space Transport Robotic Operations satellite) postavená techniky firmy Boeing, spojila s družicí NextSat postavenou firmou Ball Aerospace, doplnila jí palivo a zapojila novou akumulátorovou baterii. Palivo bylo mezi oběma družicemi pokusně přečerpáváno tam i zpět a šlo o značná množství paliva, dařilo se přečerpávat během jednoho tankování i přes 23kg hydrazinu. Dále se zkoušelo opakované rozpojování a přibližování družic. Družice ASTRO používala kromě kamer i laserový dálkoměr LRF, který průběžně sledoval rychlost a úhel přibližování k cíli a když byla cílová družice v dosahu, byla zachycena robotickou rukou. Celý projekt je znám pod názvem Orbital Express a byl veden agenturou DARPA (z anglického Defense Advanced Research Projects Agency). Agentura, jejíž jméno si stojí za to zapamatovat, vznikla v USA 7.února 1958 (tehdy ještě pod názvem ARPA, název DARPA se používá od roku 1972) jako reakce na překvapení z vypuštění Sputniku. Tato historie se v agentuře dodnes odráží v jejím hesle “Creating and preventing strategic surprise”. Agentura podporuje různé výzkumné projekty, kde se zkoumá proveditelnost někdy i dost neobvyklých nápadů, které by v případě úspěšné realizace mohly mít vliv ve vojenské oblasti. Že je pro vojenské družice na oběžné dráze možnost doplňování paliva a automatických oprav velmi výhodná je zcela zřejmé, ale jako v mnoha jiných případech, i z této původní vojenské technologie bude nyní těžit civilní sektor.

Obr. Družice ASTRO (Orbital Express 1A) o rozměrech 1.75m krát 1.78m vybavená robotickou rukou a cílová družice NextSat (Orbital Express 1B). Zdroj: Popular Science

Kromě toho, že družice na oběžné dráze kolem Země budou moci fungovat déle a tím levněji, je zvládnutí technologie opravování a tankování na oběžné dráze přínosem i pro další projekty, jako je třeba let lidské posádky na Mars, kdy by si loď s posádkou nemusela s sebou nést palivo a zásoby na zpáteční cestu, ale mohla by si vše doplnit z automatických zásobovacích lodí, které by se v předstihu zaparkovaly na oběžné dráze okolo Marsu.