Orbitalne operacje kosmiczne na horyzoncie
Orbitalne jednostki zamienne (ORU) to modułowe komponenty orbitalne do systemów kosmicznych zaprojektowane tak, aby możliwa była ich wymiana lub ulepszenie. Należą do nich zestawy do deorbitacji, moduły magazynowania energii oraz autonomiczne interfejsy dokowania wykorzystywane w różnych operacjach, takich jak serwisowanie, rekonfiguracja i utrzymanie satelitów. Jednak zdaniem koordynatora finansowanego ze środków UE projektu ORU-BOAS, Javiera Vinalsa: „Chociaż ORU zwiększają elastyczność, zmniejszają koszty i zapewniają zrównoważony charakter operacji w kosmosie, pozostają wyzwania obejmujące osiągnięcie interoperacyjności, modularności i wystarczającej gotowości technologicznej”. Projekt ORU-BOAS poradził sobie z tymi problemami, opracowując trzy koncepcje ORU i dostosowując projekty do potrzeb misji. Były to: długotrwałe zasilanie dla systemów podtrzymywania życia i systemów krytycznych; zrobotyzowana obsługa i znormalizowane interfejsy przyspieszające naprawy i zmniejszające ryzyko oraz autonomiczne, lekkie i inteligentne jednostki ORU do operacji w głębokiej przestrzeni kosmicznej, gdzie trzeba sobie radzić z ograniczoną możliwością uzupełniania zapasów.
Modułowe komponenty do systemów kosmicznych
Projekt ORU-BOAS powstał w oparciu o wymagania i infrastrukturę opracowane w ramach siostrzanego projektu EROSS IOD, który bada możliwości wykorzystania robotów autonomicznych do serwisowania orbitalnego. Wykorzystano także wnioski z badań rozwojowych nad interfejsem SIROM(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i technologie CubeSat(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które już dostarczają oszczędnych i sprawdzonych w praktyce komponentów. Zespół projektu ORU-BOAS opracował platformę ORU, modułowy nośnik mechanicznie zamocowany do statku kosmicznego lub stacji, który bezpiecznie mocuje ładunki użytkowe, takie jak akumulatory, pompy lub kontrolery. Ładunki użytkowe obejmują również zestaw deorbitacyjny — sprzęt kontrolujący ponowne wejście w atmosferę i bezpieczną utylizację po zakończeniu misji — w tym silniki odrzutowe, zbiorniki paliwa i awionikę, wraz z magazynami energii o dużej mocy i standardowymi interfejsami do dokowania i przesyłania danych/zasilania. Komponenty opracowano z wykorzystaniem architektury open-source, która zapewnia zwiększoną interoperacyjność, skalowalność i elastyczność, a jednocześnie obsługuje integrację typu plug-and-play różnych ładunków użytkowych, z uproszczonymi aktualizacjami i serwisowaniem. „Takie otwarte podejście zachęca również do innowacji i zmniejsza koszty poprzez ponowne wykorzystanie i standaryzację komponentów” — dodaje Vinals z firmy Sener Aerospace(odnośnik otworzy się w nowym oknie), gospodarza projektu. Testy obejmowały walidację funkcjonalną ładunków użytkowych w obiektach Sener w Hiszpanii oraz symulacje dokowania robotów w Niemieckim Ośrodku Badań Lotniczych i Kosmicznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Wyniki potwierdziły pomyślne dokowanie nawet przy minimalnej odległości względnej (pomiędzy dwoma elementami, położonymi bardzo blisko siebie) i potwierdziły wydajność podsystemu, a wszelkie zidentyfikowane problemy zostały pomyślnie rozwiązane. Zdaniem Vinalsa: „Rozwój naszych trzech koncepcji, wraz z naszą sprawdzoną architekturą modułową, toruje drogę dla przyszłych misji serwisowych na orbicie i modułowej budowy satelitów, dzięki czemu misje kosmiczne będą bardziej zrównoważone i elastyczne”.
Lepsze usługi i lepsza ochrona środowiska
Osiągnięcia projektu ORU-BOAS wspierają ambicje UE w zakresie operacji kosmicznych, które cechować ma większą innowacyjność i dostępność. Mają one także bardziej zrównoważony charakter, na przykład dzięki redukcji śmieci kosmicznych ze względu na lepszej konserwacją. Wspomniane śmieci stanowią coraz większy problem, biorąc pod uwagę szacunki mówiące, że wokół Ziemi obecnie krąży 36 000 kawałków śmieci o średnicy większej niż 10 centymetrów. „Wydłużenie żywotności satelitów i szybkie ulepszenie ich możliwości, na przykład w zakresie obserwacji Ziemi, przyniesie korzyści obywatelom dzięki lepszym usługom i opiece nad środowiskiem” — wyjaśnia Vinals. Zespół nadal rozwija komponenty projektu, integrując ORU z misjami operacyjnymi, takimi jak inicjatywa Komisji Europejskiej w zakresie operacji i usług w przestrzeni kosmicznej(odnośnik otworzy się w nowym oknie), i udoskonalając projekty na podstawie wymagań specyficznych dla misji.
