Polskie konsorcjum rozwija innowacyjny system serwisowania i tankowania satelitów na orbicie. To może wydłużyć czas ich eksploatacji o 20 lat

Wdrożenie systemu tankowania na orbicie okołoziemskiej umożliwi wydłużenie czasu eksploatacji obecnych satelitów nawet o 20 lat. Przełoży się to na znaczne obniżenie kosztów operacyjnych dla operatów satelitarnych, wydłuży czas wykorzystania satelitów, co w efekcie zmniejszy liczbę kosmicznych śmieci. Obecnie w Europie nie istnieje podobne rozwiązanie, jednak polskie konsorcjum intensywnie pracuje nad jego opracowaniem. Zespół PIAP Space, we współpracy z naukowcami z Łukasiewicz – ILOT, rozwija technologie umożliwiające zbliżanie i oddalanie satelitów serwisowych od serwisowanych (tzw. Rendezvous and Proximity Operations, RPO), systemy dokowania oraz transferu paliwa, które zapewniają bezpieczne i niezawodne połączenie oraz przepływ paliw.

– Tankowanie satelitów na orbicie jest możliwe. Udowodniono to już w kilku misjach NASA. Oczywiście stacja kosmiczna, która krąży nad nami już od lat, jest dotankowywana co jakiś czas przez statki transportowe. Jest to więc możliwe, ale nie jest to łatwe, wymaga poświęcenia wielkich środków, zastosowania bardzo skomplikowanych technologii i udziału wielu ludzi. Obecny trend zmierza w tym kierunku, aby takie misje przeprowadzać tanio i autonomicznie, czym też my w przyszłości chcemy się zająć – mówi w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje Marcin Dobrowolski, prezes zarządu PIAP Space.

Jak dodaje, mówi się obecnie o dwóch podejściach do problemu tankowania obiektów w przestrzeni kosmicznej. Pierwsze zakłada, analogicznie jak w przypadku stacji naziemnych, umieszczenie na orbicie stacji kosmicznej, umożliwiającej tankowanie wielu różnych obiektów.

– Może ona podlecieć do danego obiektu lub dany obiekt może podlecieć do niej – tłumaczy Marcin Dobrowolski. – Drugim podejściem może być dedykowany pojazd, tak jak tankuje się statki na morzu, czyli dany statek podlatuje do satelity, przetransferowuje paliwo i kończy swoją misję.

Możliwość tankowania na orbicie pozwoliłaby utrzymywać w eksploatacji satelity, które są w pełni funkcjonalne, a wycofywane tylko z uwagi na brak paliwa. Spółka PIAP Space wraz z dwoma centrami badawczymi Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Lotnictwa (Centrum Technologii Kosmicznych i Centrum Technologii Bezzałogowych), w ramach projektu INORT (In-Orbit Refuelling Technology for Unprepared and Prepared Satellites), pracują nad kompleksowym opracowaniem elementów systemu takiego tankowania. Plan prac obejmuje operacje związane ze zbliżaniem się satelity do miejsca tankowania, dokowanie, serwis oraz sposoby odłączenia i bezpiecznego oddalenia się od obiektu. W ramach projektu spółka będzie pracować nad systemami dokowania z obiektami nieodpowiadającymi, chwytakami serwisowymi, a także systemami sterowania ramionami robotycznymi, umożliwiającymi precyzyjne operacje na orbicie. Centrum Technologii Kosmicznych odpowiada w projekcie za opracowanie technologii ponownego tankowania. Z kolei Centrum Technologii Bezzałogowych zajmuje się aspektami energetycznymi misji serwisowej, czujnikami optoelektronicznymi potrzebnymi do lokalizacji satelity oraz manewrami kosmicznymi podczas dokowania i kontroli położenia po dokowaniu.

– Usługi tankowania na orbicie to dość skomplikowana technicznie operacja. Musimy zapewnić przede wszystkim bezpieczeństwo podczas zbliżania się do obiektu naszego klienta, bezpiecznie przeprowadzić transfer płynów i bezpiecznie się od niego oddalić. Do tego jest to dość skomplikowana operacja pod względem prawa międzynarodowego czy też zaufania klienta do wykonywania tego typu operacji. W tym momencie to jest największe wyzwanie, jeśli chodzi o tego typu operacje – wskazuje prezes PIAP Space.

Rozwiązanie opracowywane przez Polaków będzie innowacją na skalę Europy, bo obecnie nie istnieje europejski standard tankowania nowych satelitów i nie zaprezentowano jeszcze komercyjnych rozwiązań w tym zakresie. Inaczej jest w przypadku Stanów Zjednoczonych, gdzie jedna z firm w tym roku uzyskała zgodę Sił Kosmicznych Stanów Zjednoczonych na używanie swojego portu tankowania w satelitach wojskowych.

Umożliwienie tankowania obiektów umieszczonych na orbicie okołoziemskiej ma znaczenie nie tylko czysto logistyczne, ale jest też  kluczowe w kontekście zrównoważonego rozwoju branży.

– Obecnie na orbicie okołoziemskiej krąży ponad 30 tys. różnego typu obiektów, które śledzimy z Ziemi. Tylko 9 tys. z nich to obiekty, które funkcjonują i realizują swoją misję. Obiektów, które mają poniżej 1 cm, są miliony. Każdy nowy satelita, kiedy kończy swoją misję lub się zepsuje, zostaje śmieciem kosmicznym. Ma on możliwość samoistnego usunięcia się z orbity albo trzeba to zrobić w sposób aktywny, czyli przez operację na orbicie za pomocą innego obiektu. Jeżeli uruchomimy operację tankowania, możemy przedłużyć żywotność takiego satelity, przez co zamiast pięciu czy 15 lat może pełnić swoją misje przez 20–30 lat. Dzięki temu coraz mniej obiektów będziemy wysyłać w kosmos, a jest to już dziś rosnącym problemem – wskazuje Marcin Dobrowolski.

Projekt INORT jest finansowany z polskiej składki do Europejskiej Agencji Kosmicznej.