Введение в Орбитальное Сервисное Обслуживание

Орбитальное сервисное обслуживание является процессом улучшения качества функционирования  целевого КА ( КО) сервисным КА за счет выполнения определенного набора орбитальных космических операций.

 

 

Предпосылки для создания ОСО

LEO MEO GEO Эллипт. Всего
Научные и астрофизические 61 5 3 22 91
Связи 229 4 341 11 585
ДЗЗ 87 0 23 2 112
Навигации 12 51 3 0 80
Военные 57 0 12 69
Прочие 57
Всего 471 69 419 35 994

 

Технические предпосылки

  • 4.4% отказов происходят в силу  отказа ЭРИ
  • З.8% отказов происходит на уровне блоков, подсистем
  • 0.3% отказов происходит в процессе развертывания
  • 91.5% отказы двигателей, утечка газа, перерасход рабочего тела и прочее.

Технические предпосылки

Вид сервиса Среднегодовая   потребность
Дозаправка 20
Перемещение неактивных КА 10,5
Изменение орбиты 4,4
Общий ремонт 3,8
GEO  восстановление 20
Трансфер с LEO на GEO 1
Перемещения по GEO 13
Мониторинг  развертывания 20
Тех. помощь в развертывании 0,3
Мониторинг тех. состояния 200

Состав задач ОСО

  • Орбитальное сервисное обслуживание является процессом улучшения качества функционирования  целевого КА ( КО) сервисным КА за счет выполнения определенного набора орбитальных космических операций.

 

Задачи, решаемые в рамках ОСО,  на следующие:

  • Транспортные задачи
  • Задачи мониторинга
  • Задачи обслуживания
  • Задачи  утилизации космической деятельности
  • Задачи космического строительства

Состав сервисных операций

     Множеством операций, необходимых решения задач  ОСО, являются следующие  операции 1 уровня:

  • перемещение целевого КА с текущей орбиты на орбиту дальнейшего функционального применения (рабочую, захоронения и т.д.)
  • перемещение целевого КА по рабочей орбите
  • дозаправка целевого КА
  • инспекция технического состояния целевого КА:
  • замена компонент (ремонт, апгрейд) целевого КА
  • сборка сложных космических объектов (КО)
  • уборка космического мусора.

ДЕКОМПОЗИЦИЯ СЕРВИСНЫХ ОПЕРАЦИЙ

      Проведем следующая декомпозиция операций 1 уровня на  последовательность операций 2 и 3 уровня:

 

  • сближение
  • стыковка или захват
  • выполнение операций космического сервиса
  • расстыковка  или отпуск
  • расхождение

 

ДЕКОМПОЗИЦИЯ СЕРВИСНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Декомпозиция операции сближения

  • поиск и обнаружение целевого КА
  • изменение орбиты сервисного КА
  • облет
  • зависание

 

ДЕКОМПОЗИЦИЯ ОПЕРАЦИИ СТЫКОВКИ

  •  начальное позиционирование
  •  причаливание — первичное механическое зацепление (мягкая сцепка)
  • стягивание
  •  жесткая сцепка

 

ВЫВОД 1

  • Проведенная нами декомпозиция орбитальных операций 1 уровня позволяет сделать очень важный вывод о том, что, решение различных сервисных задач на орбите (не только Земли) возможно при освоении конечного набора орбитальных операций , т.е., освоение конечного числа технологий позволяет решать широкий круг технологических задач на орбите.

 

Хронология технической отработки сервисных операций

ВЫВОД 2

  • Накопленный опыт выполнения орбитальных космических операций говорит о том, что основные технологии, обеспечивающие автоматическое выполнение операций по обслуживанию космических аппаратов на орбите апробированы, а значит решение задачи организации орбитального сервисного обслуживания КА реалистично.

Экономические предпосылки

Вид сервиса Допустимая цена,

млн.$

Среднегодовая

потребность

Оценка Рынка

млн.$

Дозаправка 40 20 800
Перемещение неактивных КА 41,9 10,5 440
Изменение орбиты 81 4,4 356
Общий ремонт 81 3,8 308
GEO восстановление 10,9 20 218
Трансфер с LEO на LEO 131 1 131
Перемещение по GEO 4,6 13 60
Мониторинг развертывания 1,4 20 28
Тех. помощь в развертывания 84 0,3 25
Мониторинг тех. состояния 0 200 0
ИТОГО 2366

Экономика прежде всего

      Для типичного GEO спутника связи, такого, например как Superbird 4 (с массой на орбите 2460 кг.),  годовой расход топлива для поддержания орбитальной позиции  составляет 60кг., годовой доход от предоставления услуг связи составляет   44 млн.$ [1] , расчетный срок ОЖ  —  Тож  – 12 лет.  Использование  0.16 кг.  топлива на выполнение операций, не связанных с поддержанием позиции КА, приводит к потере одного дня ОЖ спутника. Далее, простые подсчеты показывают, что потеря одного дня  ОЖ  Сд спутника стоит   0.12   млн. $, потеря одного месяца ОЖ спутника стоит 3.67  млн. $.

Кого где и как обслуживать

  • Основными параметрами при выборе сценария организации ОСО для заданного количества и параметров орбит целевых КА являются:
  • энергетические затраты на выполнение орбитальных операций сервисным КА    ΔV;
  • затраты времени на выполнение  этих операций  Т;
  • стоимость выполнения орбитальных операций  С,    

     Выбор оптимального сценария предполагает решение соответствующей задачи оптимизации.     

Кючевые игроки и почему ничего не получается

Ключевые игроки

  • VIVISAT  (США)       (контракт с правительством)
  • MDA       (Канада)    ( контракт с Intelsat заключен и разорван)
  • ORBITAL RECOVERY (ConeXpress, Великобритания)
  • HERMES    ( Georing, Contraves Space, OHB консорциум Греция, Швейцария, Германия) (контракт с Arabsat)
  • ЦНИИ МАШ   (Россия)
  • РКК «Энергия» (Россия) проект «Паром»

 

Почему не получается

  • Сложно
  • Дорого
  • Кого обслуживать: необслуживаемые КА

 

Что делать и есть ли у нас  шанс

  • Начинать  с малого
  • Максимально использовать национальную кооперацию и опыт разработки, научно-технический потенциал.

В Украине существуют предпосылки для создания в сжатые сроки космического аппарата – межорбитальной сервисной платформы (МСП), имеющей  научно-технический и коммерческий потенциал. Такими предпосылками прежде всего являются :

  • наличие надежных ракетоносителей собственной разработки и производства («Днепр»,  «Циклон 4»)
  • наличие опыта проектирования АКБ «Кречет»
  • наличие возможности использования в составе МСП  отработанных и эксплуатируемых в составе различных изделий основных блоков .
  • наличие производственно-конструкторского задела  и кадрового потенциала.

 

Что делать и есть ли у нас шанс

  • МСП – многоцелевой орбитальный космический аппарат – транспортное средство долговременного  использования.

Основные направления применения  МСП следующие :

  • использование в качестве универсальной платформы для размещения и группового выведения полезной нагрузки;
  • использование для выведения полезной нагрузки двойным пуском в том числе для освоения Лунной трассы;
  • использование для организации орбитального сервисного обслуживания целевых КА. 

Ответ

  • Реализация концепции КБЮ «Двойной старт»
  •  Концепция «Двойной старт» состоит в выведении космического аппарата (КА) необходимой массы на геостационарную орбиту (ГСО) с помощью двух пусков ракет-носителей (РН) с последующей стыковкой на опорной орбите КА и межорбитальным буксиром (МОБ ).
  • В схеме «двойного» выведения полностью заправленный МОБ без КА выводится первым пуском РН на начальную незамкнутую эллиптическую орбиту. После отделения от РН МОБ выводится на опорную круговую орбиту (монтажную орбиту).
  • Далее, на монтажной орбите МОБ и выведенный вторым пуском КА стыкуются между собой. Затем КА с помощью ДУ МОБ выводится на ПГСО. После отстыковки отработавшего МОБ КА при помощи собственной ДУ довыводится на ГСО.
  • Применение варианта способа выведения полезной нагрузки с использованием нескольких МОБ позволит повысить массово-энергетические характеристики производимых в Украине РН

ШАНС ЕСТЬ

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ