Европейское космическое агентство (ESA) провело испытания систем сближения и стыковки космических аппаратов. В техническом центре ESTEC в Нидерландах проверили оборудование, разработанное The Exploration Company, Sener, GMV, Almatech, Thales Alenia Space и CDS. Такие технологии должны стать основой совместимой орбитальной инфраструктуры, где спутники смогут обслуживаться, заправляться и использоваться повторно.
От сотен метров до нескольких сантиметров
Испытания сближения прошли в лаборатории систем наведения, навигации и управления ESA. В ней используются две роботизированные руки, установленные на 33-метровых рельсах. Одна удерживала навигационный блок приближающегося аппарата разработки The Exploration Company, другая — масштабную модель спутника-цели, созданную Thales Alenia Space во Франции.
В лаборатории имитировали космические условия: модели находились в тёмном помещении, освещённом одной лампой, которая представляла Солнце. Камера навигационной системы определяла положение аппарата относительно цели по чёрно-белым меткам, похожим на QR-коды. В ходе тестов проверили две камеры, способные обеспечить сближение от нескольких сотен метров до расстояния в несколько сантиметров.
«Когда один космический аппарат приближается к другому на орбите, мы называем это сближением», — объяснил инженер ESA по системам наведения, навигации и управления Лоренцо Паскуалетто-Кассинис. По его словам, сервисный аппарат должен сначала синхронизировать орбиту с аппаратом-клиентом, а затем выполнить серию очень точных манёвров.
Проверка стыковки
Финальный этап испытаний провели в лаборатории орбитальной робототехники ESA. Здесь модели сервисного аппарата и аппарата-клиента установили на специальные платформы, которые перемещались над идеально гладким полом. Воздушные подшипники создавали микрометровый зазор между платформами и поверхностью, имитируя свободное движение объектов в невесомости в двух измерениях.
Сближение начиналось с расстояния четыре сантиметра. Стыковочный механизм сервисного аппарата захватывал пассивный интерфейс цели и постепенно сближал платформы. В конце соединялись два порта: один предназначен для заправки, другой — для передачи энергии и данных. Сервисная платформа вместе с дополнительными грузами имела массу, соответствующую разнице масс аппаратов в реальном сценарии.
Испытательная кампания продолжалась несколько недель и позволила воспроизвести полный процесс — от сближения до стыковки и обслуживания. «Сближение должно работать в любых условиях: как в полной темноте, так и при отражении солнечного света, который может ослепить камеру», — отметил Оливье Фор, руководитель программ перспективных проектов и обслуживания на орбите The Exploration Company. Он добавил, что стыковка также должна быть надёжной при разных взаимных положениях и скоростях аппаратов.
К совместимой орбитальной инфраструктуре
Испытания стали частью инициативы ESA In-Space Proof of Concept (InSPoC). Её первая программа, InSPoC-1, посвящена совместимым интерфейсам для сближения, стыковки и передачи жидкостей или газов между космическими аппаратами. Цель проекта — создать открытые стандарты, которыми смогут пользоваться разные производители.
Сейчас спутники обычно выводят на орбиту с запасом топлива на весь срок службы. После его исчерпания аппарат может сгореть при входе в атмосферу или остаться на орбите космическим мусором. ESA рассчитывает продлевать срок службы аппаратов за счёт ремонта, заправки и повторного использования, а также удалять уже существующий мусор. Для этого будущие спутники должны оснащаться интерфейсами, совместимыми с сервисными аппаратами.
