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 ?V;
- 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