Введення в Орбітальне Сервісне обслуговування

Орбітальне сервісне обслуговування є процесом поліпшення якості функціонування цільового КА (КО) сервісним КА за рахунок виконання певного набору орбітальних космічних операцій.

 

 

Передумови для створення ВЗГ

  LEO MEO GEO Эллипт. Всього
Наукові та астрофізичні 61 5 3 22 91
Зв’язки 229 4 341 11 585
ДЗЗ 87 0 23 2 112
Навігації 12 51 3 0 80
Військові 57 0 12   69
Інші 57
Всього 471 69 419 35 994

 

Технічні передумови

  • 4.4% відмов відбуваються в силу відмови ЕРІ
  • З.8% відмов відбувається на рівні блоків, підсистем
  • 0.3% відмов відбувається в процесі розгортання
  • 91.5% відмови двигунів, витік газу, перевитрата робочого тіла та інше.

Технічні передумови

Вид сервісу Середньорічна потреба
Дозаправка 20
Переміщення неактивних КА 10,5
Зміна орбіти 4,4
Загальний ремонт 3,8
GEO відновлення 20
Трансфер з LEO на GEO 1
Переміщення по GEO 13
Моніторинг розгортання 20
Тех. допомога в розгортанні 0,3
Моніторинг тех. стану 200

Склад завдань ВЗГ

  • Орбітальне сервісне обслуговування є процесом поліпшення якості функціонування цільового КА (КО) сервісним КА за рахунок виконання певного набору орбітальних космічних операцій.

 

Завдання, які вирішуються в рамках ВЗГ, на наступні:

  • Транспортні завдання
  • Завдання моніторингу
  • Завдання обслуговування
  • Завдання утилізації космічної діяльності
  • Завдання космічного будівництва

Склад сервісних операцій

     Безліччю операцій, необхідні для вирішення завдань ВЗГ, є такі операції 1 рівня:

  • переміщення цільового КА з поточної орбіти на орбіту подальшого функціонального застосування (робочу, поховання і т.д.)
  • переміщення цільового КА по робочої орбіті
  • дозаправка цільового КА
  • інспекція технічного стану цільового КА:
  • заміна компонент (ремонт, апгрейд) цільового КА
  • складання складних космічних об’єктів (КО)
  • прибирання космічного сміття.

ДЕКОМПОЗИЦІЯ СЕРВІСНИХ ОПЕРАЦІЙ

      Проведемо наступна декомпозиція операцій 1 рівня на послідовність операцій 2 і 3 рівня:

 

  • зближення
  • стикування або захоплення
  • виконання операцій космічного сервісу
  • розстикування або відпустку
  • розбіжність

 

ДЕКОМПОЗИЦІЯ СЕРВІСНИХ ОПЕРАЦІЙ

Декомпозиція операції зближення

  • пошук і виявлення цільового КА
  • зміна орбіти сервісного КА
  • обліт
  • зависання

 

ДЕКОМПОЗИЦІЯ ОПЕРАЦІЇ СТИКУВАННЯ

  •  початкове позиціонування
  •  причалювання – первинне механічне зачеплення (м’яка зчіпка)
  • стягування
  •  жорстка зчіпка

 

ВИСНОВОК 1

  • Проведена нами декомпозиція орбітальних операцій 1 рівня дозволяє зробити дуже важливий висновок про те, що, рішення різних сервісних задач на орбіті (не тільки Землі) можливо при освоєнні кінцевого набору орбітальних операцій, тобто, освоєння кінцевого числа технологій дозволяє вирішувати широке коло технологічних задач на орбіті.

 

Хронологія технічної відпрацювання сервісних операцій

Висновки 2

  • Накопичений досвід виконання орбітальних космічних операцій говорить про те, що основні технології, що забезпечують автоматичне виконання операцій з обслуговування космічних апаратів на орбіті апробовані, а значить рішення задачі організації орбітального сервісного обслуговування КА реалістичне.

Економічні передумови

Вид сервісу Допустима ціна,

млн. .$

Середньорічна

потреба

Оцінка ринку

млн.$

Дозаправка 40 20 800
Перемещение неактивных КА 41,9 10,5 440
Зміна орбіти 81 4,4 356
Загальний ремонт 81 3,8 308
GEO відновлення 10,9 20 218
Трансфер з LEO на LEO 131 1 131
Переміщення по GEO 4,6 13 60
Моніторинг розгортання 1,4 20 28
Тех. допомога в розгортання 84 0,3 25
Моніторинг тех. стану 0 200 0
РАЗОМ     2366

Економіка насамперед

      Для типового GEO супутника зв’язку, такого, наприклад як Superbird 4 (з масою на орбіті 2460 кг.), Річна витрата палива для підтримки орбітальній позиції становить 60кг., Річний дохід від надання послуг зв’язку становить 44 млн. $ [1], розрахунковий термін ОЖ – Тож – 12 років. Використання 0.16 кг. палива на виконання операцій, не пов’язаних з підтриманням позиції КА, призводить до втрати одного дня ОЖ супутника. Далі, прості підрахунки показують, що втрата одного дня ОЖ Сд супутника варто 0.12 млн. $, Втрата одного місяця ОЖ супутника варто 3.67 млн. $.

Кого де і як обслуговувати

  • Основними параметрами при виборі сценарію організації ТСО для заданої кількості і параметрів орбіт цільових КА є:
  • енергетичні витрати на виконання орбітальних операцій сервісним КА ΔV;
  • витрати часу на виконання цих операцій Т;
  • вартість виконання орбітальних операцій С,    

Вибір оптимального сценарію передбачає вирішення відповідного завдання оптимізації.

Ключові гравці і чому нічого не виходить

Ключові гравці

  • VIVISAT  (США)       (контракт з урядом)
  • MDA       (Канада)    ( контракт з Intelsat укладений і розірваний)
  • ORBITAL RECOVERY (ConeXpress, Великобританія)
  • HERMES    ( Georing, Contraves Space, OHB консорціум Греція, Швейцарія, Німеччина) (контракт з Arabsat)
  • ЦНДІ МАШ (Росія)
  • РККРКК «Енергія» (Росія) проект «Пором»

 

Чому не виходить

  • Складно
  • Дорого
  • Кого обслуговувати: не обслуговуються КА

 

Що робити і чи є у нас шанс

  • Починати з малого
  • Максимально використовувати національну кооперацію і досвід розробки, науково-технічний потенціал.

В Україні існують передумови для створення в стислі терміни космічного апарату – між орбітального сервісної платформи (МСП), що має науково-технічний і комерційний потенціал. Такими передумовами насамперед є:

  • наявність надійних ракетоносіїв власної розробки і виробництва ( «Дніпро», «Циклон 4»)
  • наявність досвіду проектування АКБ «Кречет»
  • наявність можливості використання в складі МСП відпрацьованих і експлуатованих в складі різних виробів основних блоків.
  • наявність виробничо-конструкторського зачепила і кадрового потенціалу..

 

Що робити і чи є у нас шанс

  • МСП – багатоцільовий орбітальний космічний апарат – транспортний засіб довготривалого використання.

Основні напрямки застосування МСП наступні:

  • використання в якості універсальної платформи для розміщення і групового виведення корисного навантаження;
  • використання для виведення корисного навантаження подвійним пуском в тому числі для освоєння Місячної траси;
  • використання для організації орбітального сервісного обслуговування цільових КА. 

Відповідь

  • Реалізація концепції КБП «Подвійний старт»
  •  Концепція «Подвійний старт» складається у виведенні космічного апарату (КА) необхідної маси на геостаціонарну орбіту (ДСО) за допомогою двох пусків ракет-носіїв (РН) з подальшою стикуванням на опорній орбіті КА і між орбітального буксиром (МОБ).
  • У схемі «подвійного» виведення повністю заправлений МОБ без КА виводиться першим пуском РН на початкову незамкнуту еліптичну орбіту. Після відділення від РН МОБ виводиться на опорну кругову орбіту (монтажну орбіту).
  • Далі, на монтажній орбіті МОБ і виведений другим пуском КА стикуються між собою. Потім КА за допомогою дистанційного керування МОБ виводиться на ПГСО. Після відстиковки відпрацьованого МОБ КА за допомогою власної ДУ довиводітся на ДСО.
  • Застосування варіанту способу виведення корисного навантаження з використанням декількох МОБ дозволить підвищити масово-енергетичні характеристики вироблених в Україні РН

ШАНС Є

ДЯКУЄМО ЗА УВАГУ