NASA й стартапи тестують космічні «заправні станції»

Орбітальна дозаправка супутників трансформує підходи до використання космічних апаратів і забезпечує нову парадигму сталого освоєння орбіти.

Розвиток концепції дозаправки на орбіті (OOR — On-Orbit Refueling) вийшов за межі наукової фантастики завдяки прогресу в державних та комерційних ініціативах. Вона дозволяє продовжити місії, мінімізувати кількість техногенного сміття та зменшити витрати на запуск нових супутників. Завдяки цьому космічний простір стає більш керованим і екологічно відповідальним. За словами Меттью С. Вільямса, «ліквідувавши парадигму одноразовості супутників, проблему космічного сміття можна вирішити у її джерелі».

Супутники не були спроектовані для повторного обслуговування. Їхні паливні баки запечатані, а доступ до них — унеможливлений після запуску. Додатково виникають складності з навігацією та точним зближенням в умовах мікрогравітації. Шмітт пояснює: «Заправка супутників — це не лише робототехніка, а й надточне позиціонування та орієнтація в тривимірному просторі».

Державні дослідження як основа розвитку

Програма NASA Robotic Refueling Mission (RRM) реалізовувалась з 2011 по 2013 рік у співпраці з Канадським космічним агентством. Для демонстрації використовувався маніпулятор Dextre, що функціонував на борту МКС. Після успішного завершення демонстрації всі напрацювання були передані приватним компаніям через офіційний механізм трансферу технологій. Це стало стимулом для появи стартапів, що спеціалізуються на супутниковому обслуговуванні.

Китайські супутники Shijian-21 і Shijian-25 здійснили злиття на орбіті, підтверджене державною пресою, як експеримент із заправкою. ЄКА створює ESPRIT Refuelling Module, який забезпечуватиме заправку для станції Lunar Gateway, розширюючи тривалість місячних місій. Такі приклади свідчать про перехід від демонстрацій до конкретного проєктного впровадження.

Приватні ініціативи: від ідеї до інфраструктури

Компанія Arkisys, заснована 2014 року, розробляє архітектуру космічного «порту» The Port, що служитиме базою для орбітального обслуговування. У партнерстві з Orbit Fab вона інтегрує систему RAFTI — стандартизований інтерфейс дозаправки, який замінює традиційні клапани. RAFTI призначений як для земної, так і для орбітальної заправки.

Дейв Барнхарт зазначає: «Orbit Fab створила критично важливу технологію — насос і кран. Це основа майбутніх космічних операцій». Він описує два формати заправки: фіксована станція або мобільний сервісний апарат. Обидва варіанти сприяють зниженню кількості нефункціональних супутників і підтримці чистоти орбіти.

Складнощі навігації та бізнес-моделі

Безпечне зближення супутників є критичним аспектом реалізації заправки. Розробники програмного забезпечення зосереджують увагу на автономних навігаційних системах, які дозволяють уникати зіткнень. Компанія Translunar, заснована Шміттом, розробляє ІІ-рішення, що забезпечують маневрування на великих відстанях. «Наші моделі дозволяють наближатися до супутника без візуальних міток з десятків кілометрів» — наголошує він.

Водночас викликом є економічна доцільність, особливо на тлі масового запуску малих супутників. За словами Барнхарта, «цінність дозаправки зростає для великих супутників із тривалим життєвим циклом». Для CubeSats, навпаки, рентабельніше передбачати короткий термін експлуатації з подальшою заміною. Така стратегія диктує потребу у гнучкому підході до планування інфраструктури.

У ЄС уже прийняте рішення: після 2035 року всі супутники повинні підтримувати обслуговування на орбіті. Це створює прецедент для глобального законодавчого регулювання в цій сфері.

Сила у співпраці: урядові контракти та демонстрації

Державний сектор активно підтримує впровадження нових рішень. Космічні сили США виділили фінансування у $1,6 млн для проєкту Arkisys, спрямованого на роботизоване складання супутників. У партнерстві з кількома компаніями і Техаським університетом A&M команда демонструє можливості тривісної стабілізації та інтеграції модулів.

Інша місія — дозаправка супутника на геосинхронній орбіті за участі компанії Astroscale та платформи Orbit Fab. Місія APS-R, запланована на 2026 рік, покаже багатоступеневу логістику заправки між трьома апаратами. Цей проєкт має стати переломним у реалізації повноцінної системи обслуговування супутників у космосі.

Погляд у майбутнє: повторне використання як стратегія

Формується нова логіка: супутники мають бути не одноразовими, а обслуговуваними. За словами Барнхарта, «майбутні супутники потрібно проектувати з урахуванням обслуговування, як сучасні автомобілі з plug-and-play модулями». Цей підхід зменшить вартість запусків, полегшить модернізацію систем і зменшить обсяг відходів.

Кількість супутників на низькій навколоземній орбіті зростає, тому важливо зберігати її безпечною. Як наголошує Барнхарт, «уявіть автомагістраль, де машини рухаються і зупиняються без системи. Космос без логістики виглядає так само». Інфраструктура дозаправки — це відповідь на зростаючу потребу в упорядкованому космічному середовищі.

Підсумком є трансформація уявлень про роль супутників: з ресурсів із обмеженим терміном служби — у довготривалі елементи динамічної орбітальної екосистеми.