První prodlužovač života družic  
Společnost Orbital ATK zažívá v těchto dnech úspěšné období. Ještě předtím, než se jejich raketa Antares vrátila do služby se jim podařilo uzavřít důležitý kontakt. Ten se týká prvního exempláře zařízení, které zatím nemá v historii kosmonautiky obdoby. Jde o robotický servisní tahač, který by měl pomáhat především družicím na geostacionární dráze. Aktuální kontrakt byl uzavřen se společností International Launch Services, která zajišťuje zakázky zahraničních partnerů pro ruské nosiče. Premiérový zástupce nové technologie bude v roce 2018 sdílet místo na raketě Proton s komunikační družicí Eutelsat.

Raketa Proton společně s horním stupněm Briz-M dopraví zařízení MEV (Mission Extension Vehicle) vstříc geostacionární dráze. Tato dráha ve výšce 36 000 kilometrů je charakteristická tím, že doba oběhu zde odpovídá době otočení Země kolem své osy. Při pohledu ze Země tak družice visí na jednom místě, což je vhodné pro komunikační družice, na které se snadno namíří anténa.

 

Zařízení MEV by mělo na této dráze navštívit několik stárnoucích družic systému Intelsat, kterým pomalu dochází palivo. MEV sice jejich nádrže nedotankuje, ale měl by se postarat o to, aby satelity mířily správným směrem (a šetřily přitom vlastní palivo), případně je může odtáhnout na jiné místo, aby družice fungovala nad jinou lokalitou.

 

MEV po připojení k jiné družici. Zdroj: https://www.orbitalatk.com
MEV po připojení k jiné družici. Zdroj: https://www.orbitalatk.com

 

Ke startu prvního exempláře Mission Extension Vehicle, který dostane označení MEV-1 by mělo dojít v poslední čtvrtině roku 2018 na již zmíněné raketě Proton, která odstartuje z kosmodromu Bajkonur. Nad zařzením MEV-1 bude uložen komunikační satelit Eutelsat 5 West B, jehož výrobu zajišťuje také Orbital ATK. Mělo by jít o první plně komerční duální start, který obslouží raketa Proton pro společnost ILS. Eutelsat 5 West B je ideálním kandidátem – jak svými rozměry, tak i hmotností, která bude v době startu okolo tří tun.

 

Jiná vizualizace pomocného satelitu po připojení k cílové družici. Zdroj: http://www.space.com/
Jiná vizualizace pomocného satelitu po připojení k cílové družici. Zdroj: http://www.space.com/

 

Po sérii zážehů dopraví horní stupeň Briz-M oba náklady na dočasnou dráhu – takzvanou dráhu přechodovou ke geostacionární. Jak MEV, tak Eutelsat potom použije svůj vlastní pohonný systém, aby původní eliptickou dráhu zakulatil a vytvořil tak geostacionární dráhu. Eutelsat zde aktivuje své palubní vybavení od firmy Airbus Defense and Space a začne šířit videosignál v Evropě a Severní Americe, když nahradí dosluhující Eutelsat 5 West A vypuštěný v roce 2002.

MEV-1 by měl vážit něco kolem dvou tun, přičemž téměř polovinu jeho hmotnosti bude tvořit palivo. Podle zatím dostupných informací by měl disponovat jak tradičním chemickým pohonem, tak i pohonem elektrickým, tedy nějakou formou iontového motoru. Společnost Intelsat souhlasila s tím, že se MEV-1 bude moci po dobu pěti let připojit k jejich různým družicím.

Spojování obou těles. Zdroj: http://www.spacedaily.com/
Spojování obou těles. Zdroj: http://www.spacedaily.com/

Samotná myšlenka Mission Extension Vehicle vzešla z hlav zaměstnanců firmy ATK, kteří založili společně s lidmi z U.S. Space LLC v roce 2010 společný projekt ViviSat. Firma ATK si vzala na starost pozemní testování celého konceptu, ale ViviSat nikdy neodstartoval a společnost byla na začátku letošního roku uzavřena. Zástupci Orbital ATK se totiž rozhodli, že zkusí prosadit myšlenku MEV na vlastní pěst.

 

Firma má v tomto směru výhodu, že má z čeho vycházet. MEV používá dokovací systémy, které společnost již vyvinula pro raketoplány, které se potřebovaly spojit s Hubbleovým teleskopem. První MEV bude financovaný čistě ze soukromých peněz a jeho úkolem je demonstrovat schopnosti celého systému. Pokud tato ukázka zaujme provozovatele družic, budou si moci zakoupit služby jeho nástupců. Firma navíc spekuluje o tom, že příští MEVy by nemusely fungovat jen jako tahače, ale mohly by i měnit palubní přístroje, nebo rovnou vyměňovat solární panely.

 

MEV-1 se blíží k cílové družici. Zdroj: https://www.alternative-learning.org
MEV-1 se blíží k cílové družici. Zdroj: https://www.alternative-learning.org

Celý systém prošel letos v červnu prvním schvalováním designového návrhu a po zvážení všech technologických ukazatelů se zdá, že ke startu by mělo dojít ve čtvrtém čtvrtletí roku 2018, přičemž do služby by mohl MEV vstoupit na začátku roku 2019. O výrobu prvního letového exempláře se postarají odborníci z Orbital ATK v jejich výrobní hale, kterou najdeme ve městě Dulles, stát Virginia. Klíčem k návrhu je využívání existujících technologií. Pokud se má systém dostat brzy do provoz, je potřeba nezdržovat se vývojem technologií, které zatím nemáme, ale k provozu jsou nutné.

 

Podle plánů firmy by se v dalších letech mohlo na oběžnou dráhu vydat dalších pět exemplářů MEV – vletech 2019, 2020 a 2021. Tahače MEV by měly být vynášeny ve dvojicích na raketách Proton i Falcon 9. Stejně tak by stále existovala možnost vynášet MEVy společně s jedním komunikačním satelitem, jako tomu bude v případě prvního exempláře. Firma Orbital ATK zatím vede jednání i s dalšími provozovateli telekomunikačních družic, kteří by se mohli stát zákazníky nového servisního systému.

 

 

Ale pojďme ještě zpátky k MEV-1. Ten se po dosažení geostacionární dráhy vydá ke starému, ale stále funkčnímu satelitu Intelsat, který je na tzv. hřbitovní oběžné dráze několik set kilometrů nad geostacionární drahou. MEV se k této družici přiblíží, s pomocí optických a laserových systémů ji zmapuje a v automatickém režimu se k ní připojí.

Projekt MEV se liší od jiných plánů tím, že zatím počítá jen s tím, že by klientům poskytl služby jako je otáčení družicí, nebo přemístění na jiné místo, což se může hodit, pokud satelitu dochází palivo. Nepočítá se s dotankováním, ale i tak to bude zajímavá mise, protože družice Intelsat nikdy nebyly stavěné na to, aby se s nimi něco spojovalo.

Systém připojení MEV k cílové družici – na vizualizaci je dobře vidět lano vedoucí k žihadlu, které se zatne do hlavního motoru družice. Zdroj: http://spaceflightnow.com/
Systém připojení MEV k cílové družici – na vizualizaci je dobře vidět lano vedoucí k žihadlu, které se zatne do hlavního motoru družice. Zdroj: http://spaceflightnow.com/

MEV by se měl k družici připojit v místě jejího hlavního motoru. Tento motor slouží družici v prvních týdnech jejího pobytu na oběžné dráze k dosažení finální oběžné dráhy a pak už není potřebný. O další jemné úpravy se už starají malé korekční trysky. O spojení by se mělo nejprve postarat jakési žihadlo (zřejmě něco na způsob harpuny), které bude vystřeleno do výše popsaného motoru družice ze vzdálenosti cca. jednoho metru. Následně se aktivují mechanické prsty, které přitáhnou cílový objekt blíže k MEV.

 

Mission Extension Vehicle bude mít dva výklopné pohonné systémy s výkonnými iontovými motory. Ty sice generují jen minimální tah, ale jsou schopné fungovat po dobu hodin, ba dokonce dní. Kromě toho bude na palubě i malá nádrž s hydrazinem pro větší a hlavně náhlé změny rychlosti, především při dokování s cílovým tělesem. Po spojení obou objektů převezme MEV zodpovědnost za všechny pohyby klientské družice. S trochou fantazie je to podobné jako kdybychom si nasadili tryskový batoh.

 

 

MEV by tak mohl změnit třeba sklon vůči rovníku. Pokud tedy družice obíhá na dráze skloněné třeba o pět stupňů vůči rovníku, bylo by možné tento sklon eliminovat až na nulu. Stejně tak je možné celou družici přenést na jiné místo – Satelit pokrývající například Evropu by nově mohl obsloužit třeba Asii. Podle uzavřené smlouvy se zdá, že MEV-1 by měl po dobu pěti let vyzkoušet spojovací a oddělovací praktiky na různých družicích firmy Intelsat, přičemž každý MEV by měl dostatek paliva na to, aby fungoval po dobu 15 – 20 let. Intelsat prý už vytipoval družice, které by byly k tomuto účelu vhodné, ale zatím prý nebude oznamovat jejich konkrétní jména.

Za zmínku stojí, že Intelsat už má s opravami na oběžné dráze zkušenosti. Když se v roce 1992 do provozu dostával raketoplán Endeavour, jeho první misí byla výměna raketového motoru družice Intelsat 603. Ta totiž vlivem poruchy uvízla na nízké oběžné dráze a po opravě se dostala na geostacionární dráhu, ze které šířila televizní vysílání a telefonní služby až do roku 2015, kdy byla vyřazena z provozu.

 

Zdroje informací:
http://spaceflightnow.com/
https://en.wikipedia.org/
https://www.orbitalatk.com/
http://www.vivisat.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/10/mev1_art1.jpg
https://www.orbitalatk.com/…/mission-extension-services/images/banner_vivisat.jpg
http://www.space.com/…interpolation=lanczos-none&downsize=*:1000
http://www.spacedaily.com/images-lg/vivisat-mission-extension-vehicle-mev-lg.jpg
https://www.alternative-learning.org/…/04/OrbitalATK_ViviSat_3_high.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/10/docking_mev.jpg

Psáno pro Kosmonautix a osel.cz

Autor: Dušan Majer
Datum: 19.10.2016
Tisk článku

Dřeň - Reed Robert
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 339 Kč
cena: 291 Kč
Dřeň
Reed Robert
Související články:

Evropská telerobotika z paluby ISS     Autor: Dušan Majer (09.09.2015)
Hledač temné energie i cizích planet     Autor: Dušan Majer (21.10.2015)
Nová telekomunikační družice pro Mars     Autor: Daniel Heřt (28.04.2016)
Raketové nosiče – pořád trochu sázka do loterie (+ aktualita Tiangong 2 )     Autor: Vladimír Wagner (15.09.2016)



Diskuze:

Trocha počítání

Jaroslav Kousal,2016-10-27 14:14:37

Chvilku jsem nahrubo počítal a vychází mi, že na "přestěhování" družice na geostacionární dráze nad opačnou polokouli během 100 dní (z hlediska běžné životnosti GEO družic běžně přes 10 let podle mě přijatelná doba) je potřeba delta-v celkem cca 70m/s.
MEV-1 podle obrázků a rozměrů solárních panelů uživí při konzervativním odhadu alespoň 2kW iontový motor, což odpovídá cca 0,1N tahu. Při jeho vlastní hmotnosti 2t a hmotnosti manipulované družice řekněme 5t to dává zrychlení 0.014 mm/s2. Za 100 dní takového tahu se "nasbírá" delta-v 120 m/s, čili by to zřejmě zvládl i rychleji než za těch 100 dní. "Cenou" za 70 m/s bude cca 15-30 kg paliva (záleží na míře "spěchu" a přesných parametrech pohonu a hmotnosti nákladu).
I kdybych opět konzervativně předpokládal, že většina z té palubní tuny paliva na MEV byla "chemická" (pro manipulaci a rychlejší manévry), rozhodně by xenon (typicky) stačil na takové "velké" stěhování minimálně několika (5? 10?) družic a na "menší" posuny mnoha. I kdyby šlo o "srovnání" družic, které se odchýlí od roviny rovníku (gravitační pole v okolí Země není úplně dokonale symetrické), kde by byly potřeba někdy i stovky m/s, pořád by to na několik družic (2-3?) stačit mohlo a ekonomicky to stále dává smysl.

Odpovědět

Nerozumiem jednej veci

Marek Sarvaš,2016-10-21 08:07:29

Keď už niekto vyhodí majland na geostacionárny orbiter, a určite sa mu tie peniaze vrátia, prečo sa nepočíta aj s dostatočnou zásobou paliva alebo vhodnými motormi na korekciu dráhy, Je mi jasné že je to drahé ako sviňa ale funkčná zariadenia predsa zarába.

Odpovědět


Re: Nerozumiem jednej veci

Petr Kr,2016-10-21 14:33:57

Asi to není jen o tomto problému. Ty družice by musely mít náhradní součástky, kdyby se jim porouchalo i jiné zařízení. Pak by tedy asi bylo také lepší, kdyby každá družice měla 2 motory, protože ten jeden, co ji vynesl na geostacionární dráhu je po pěti či osmi letech nespolehlivý a mohlo by dojít jeho opětovným použitím k explozi a zničení celé družice. Celkem by to stálo 3x více. Možná by takovou superdružici museli vynášet 2 rakety.
Asi je pro ty firmy zajímavější mít 20% rezervu v samostatných družicích, které "parkují" na příbuzných drahách a které pak zaskočí za tu porouchanou. Myslím, že právě proto se mu ty paníze vrátí a nevyhodí majlant za něco, co použije jen v 15%. Nebo byste musel ten majlant doplatit v daních a vyhazovali bychom všichni. Nebo také máte auto s 2 typy motoru, kdyby jeden motor selhal, abyste aspoň na baterii dojel s elektromotorem do servisu? A nepotřebovalo by toto auto ještě 4 další baterie? A nezvýšily by se tím provozní náklady, nemluvě již o investičních? A kdyby to auto podnikalo a majitel vyhodil meloun za to auto navíc, určitě by se mu vrátily ty peníze zpět bez zdražení služeb?

Odpovědět

Přemístit? Veze tuny paliva?

Jaroslav Mrázek,2016-10-19 13:21:11

Nelze ošidit méně energeticky náročné věci, natož přemístění s akcelerací a decelerací a o pár kilometrů se nejedná a váha družice není nulová....

Odpovědět


Re: Přemístit? Veze tuny paliva?

Jozef Vyskočil,2016-10-19 17:32:58

Myslím, že fyzikálne zákony im nerobia problémy. Je to zaujímavý nápad a poskytované služby sa dajú zdokonaľovať.

Odpovědět


Re: Přemístit? Veze tuny paliva?

Alexandr Kostka,2016-10-19 18:48:25

Setrvačnost ošidit nelze ale iontový motor je velmi zajímavá hračka. Tím, že mu energii dodává elektřina ze solárních panelů, tak dokáže z pár kg "paliva" vytřískat fakt hodně poybové energie. Má malý tah, ale opravdu velikou účinnost a může pracovat i několik let nepřetržitě.

Odpovědět


Re: Re: Přemístit? Veze tuny paliva?

Jaroslav Mrázek,2016-10-19 19:04:13

Vy by jste si objednal servisáka, že Vám opraví TV tak za dva, tři měsíce a možná za rok? Miliwaty jsou fajn na meziplanetární lety po dobu roků, ale servis, kde všichni chtějí včera ...

Odpovědět


Re: Re: Re: Přemístit? Veze tuny paliva?

Vojtěch Kocián,2016-10-19 20:29:22

V kosmonautice jsou prostě jinak stavěné termíny. Iontové motory se instalují i na některé klasické telekomunikační družice. Raketa je vyzvedne na nižší dráhu a družice pak několik měsíců stoupá pomocí iontového motoru na své pracovní místo. Vzhledem k tomu, že jde o zařízení s cenou často několik set miliónů dolarů (+ cena nosné rakety + nemalé pojištění startu atd.), tak se to za několik let provozu navíc vyplatí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Přemístit? Veze tuny paliva?

Alexandr Kostka,2016-10-20 09:21:48

A nejde jen o cenu, prakticky vše je dělané na míru a na objednávku. A míst kde lze smontovat ra vypustit raketu co unese pětitunový satelit je docela málo. Jen tak by voko mys Canaveral, Bajkonur a Kourou, a něco mají Indové a něco Čína a tím to končí. Už jen termín startu se běžně domlouvá roky dopředu. To není jako s metrákovým vědeckým satelitem na nízké oběžné dráze, ten vystřelí z auta upravená raketa dlouhého doletu.. Tady je potřeba "mašina" o váze kolik set tun.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni