У всьому світі тривають зусилля щодо подолання швидкого погіршення екологічної ситуації на Землі. Проте в космічній галузі досі поширені одноразові продукти. Поява мегаконстеляцій, насправді, прискорила витрати ресурсів у космічній індустрії, де великих супутників з тривалим терміном служби поступово замінюють дешевші прилади, які розраховані на коротший термін експлуатації.
Такий підхід до використання ресурсу турбує деяких дослідників, адже у атмосферу постійно потрапляє занадто багато алюмінію, що може загрожувати виникненням нових екологічних катастроф у наступні десятиліття. Але що робити? Чи слід зупинити космічну революцію та обмежити наші можливості в космосі? Чи може економіка замкнутого циклу, продовження терміну служби, переробка та повторне використання стати рішенням для забруднення, спричиненого космічною індустрією?
Прихильники обслуговування та дозаправки на орбіті вихваляють потенціал цієї технології. Проте більшість аналітиків залишаються обережними: без суворих екологічних регуляцій очікувані витрати на обслуговування у космосі можуть не стимулювати операторів супутників масово переходити на технології повторного використання.
Дейв Барнхарт, генеральний директор каліфорнійської аерокосмічної компанії Arkisys, почав розробляти концепції переробки супутників близько 15 років тому в рамках проєкту, який він очолив у DARPA (Агентстві передових досліджень у сфері оборони США). Він та його колеги дослідили, як створити підприємство для переробки супутників у геостаціонарній орбіті — регіоні приблизно за 22 000 миль (36 000 км) над поверхнею Землі, де супутники виглядають зафіксованими в одному місці над екватором.
«Ми хотіли зрозуміти, чи можемо використовувати деталі від старих геосупутників для створення нових, адже маса вже там», — зазначив Барнхарт.
Геостаціонарна орбіта є домом для деяких з найбільших і найдорожчих супутників. Крім того, велика відстань між Землею та цією орбітою робить місії у геосупутниках дуже витратними, оскільки вони вимагають потужних ракет з великою кількістю пального для досягнення цілі.
Однак підприємство Arkisys, засноване Барнхартом у 2015 році, зосереджене на низькій орбіті Землі (LEO) — активній зоні поблизу Землі на висотах до приблизно 1 200 миль (2 000 км). Arkisys планує створити станцію для обслуговування супутників і дозаправки, що отримала назву Port у LEO. Основна мета полягає в тому, щоб започаткувати екологічну революцію в цій зоні, яка щорічно продукує тисячі тонн небезпечного космічного сміття.
«На сьогодні все, що ми коли-небудь проєктували для космосу, призначалося для однієї місії, одного терміну служби», — сказав Барнхарт. «Це досить божевільно. У всіх інших сферах на Землі ми обслуговуємо, підтримуємо й розвиваємо. Але не в космосі».
У 2023 році Arkisys отримав 1,6 мільйона доларів від Космічних сил США для тестування збірки супутників на орбіті за допомогою демонстраційного модуля Port — базового елемента масштабованого орбітального гаража та заправної станції. Компанія планує запустити перший компонент цього космічного депо наступного року — пристрій транспортування останньої милі під назвою Cutter, який призначений для допомоги супутникам у стикуванні з гаражем.
У 2027 році основний модуль Port, шестиугольна структура шириною близько 3 метрів, приєднається до Cutter на орбіті для тестування механічних інтерфейсів обох елементів у космосі. Port не тільки служитиме як паливний депо, а також прибуде з комплектом компонентів і вантажів, які можна буде прикріпити до втомлених супутників, щоб надати їм нове життя.
«Сьогодні все на супутнику виготовляється на землі, і супутник запускається з вказаною датою закінчення служби», — зазначив Барнхарт. «Ми хочемо змінити цю ситуацію, щоб продовжувати термін служби і бізнес після запуску. Ми хочемо мати можливість додавати нові джерела доходу після запуску. Це можливо, якщо ми зможемо щось додати, змінити на орбіті або навіть продати супутник комусь іншому, хто зможе інтегрувати його в більшу платформу».
Камери чи антени можна буде замінити на потужніші, коли вони будуть розроблені, втомлені батареї можна буде замінити на нові, а пальникові танки — дозаправити.
Хоча все це виглядає логічно на папері, Дафні Христодуолопуло, аналітик космічної індустрії у консалтинговій компанії Analysis Mason, застерігає, що готовність операторів супутників відмовитися від одноразового використання залежатиме від вартості обслуговування у космосі. За її словами, на даний момент домінують маленькі, порівняно дешеві супутники, які можна замінити дешевше, ніж провести їх обслуговування та підтримку.
«Зараз ми очікуємо, що послуги з обслуговування в космосі можуть бути досить дорогими для операторів малих супутників», — сказала Христодуолопуло. «Оператори можуть не бути зацікавленими в таких послугах, адже вартість побудови нового супутника може бути не вищою за витрати на обслуговування».
Барнхарт погоджується з тим, що нова індустрія обслуговування на орбіті ймовірно зіткнеться з опором не лише з боку операторів, але й з боку виробників супутників, які можуть вважати ідею повторного використання та продовження терміну служби загрозою.
«Кожного разу, коли ви хочете здійснити таку серйозну зміну, це стане загрозою», — сказав Барнхарт. «Виробники супутників заробляють гроші на виробництві нових супутників для викидання. Може знадобитися деякий час, щоб вони зрозуміли, що, модернізуючи супутники інтерфейсами, які дозволяють їх обслуговувати, вони насправді можуть додати цікаві функції після запуску».
Незважаючи на це, Христодуолопуло вважає, що обслуговування на орбіті в підсумку вплине на те, як відбуваються справи в космосі, а також на стан орбітального середовища.
«Не очікується зниження кількості запусків супутників, тож існує висока потреба в управлінні констеляціями, гнучкості, утилізації та продовженні терміну служби», — зазначила вона. «Я вважаю, що послуги на орбіті можуть дійсно допомогти запобігти накопиченню космічного сміття і підтримати довгострокову стійкість на орбіті».
Уряд США, безумовно, вважає, що продовження терміну служби є правильним шляхом. Окрім фінансування експерименту Arkisys, Космічні сили також фінансують місії Tetra-5 і Tetra-6 для тестування технологій дозаправки в космосі. Ці дві місії, які мають на меті випробування обладнання, розробленого компаніями Orbit Fab, Astroscale та Northrop Grumman, заплановані до запуску у 2026 та 2027 роках відповідно.
Крім того, ескалація геополітичних напружень посилює потребу в швидкому розгортанні нових систем у космосі, що, на думку Барнхарта, можна швидше вирішити за допомогою таких систем обслуговування, як Port, ніж будуючи нові космічні апарати з нуля на Землі.
«Якщо виникне нова загроза, ви можете потребувати нового типу датчика або нового вантажу, щоб її спостерігати», — зазначив Барнхарт. «Якщо ми зможемо модернізувати супутники, які вже розгорнуті, та надати їм нову можливість, новий датчик, ми зможемо набагато швидше реагувати на ці загрози».
Христодуолопуло вважає, що нові регуляції, спрямовані на захист навколишнього середовища та скорочення забруднення повітря, пов’язаного з повторними входами супутників, можуть сприяти переходу до менш імпульсивної культури використання космосу.
«Потрібні деякі зміни», — відзначила Христодуолопуло. «Необхідно, щоб оператори супутників більше усвідомлювали, що обслуговування на орбіті приносить довгострокову вигоду. А також на державному рівні потрібно ввести більше регуляцій, які підтримували б постачальників послуг обслуговування на орбіті».