Napjainkban a Föld körül keringő működésképtelen űreszközök száma egyre nő, és ez a jövőben a műholdak számának növekedésével exponenciálisan emelkedhet. Bár a Föld gravitációja miatt idővel minden bolygónk körül keringő irányíthatatlan eszköz visszatér és elég a légkörben, ennek ideje akár több évtized is lehet (pályamagasságtól függően). Ez jelentős potenciális veszélyt jelenthet minden más rendeltetésszerűen működő műhold, űrszonda, és akár az emberes missziókra nézve is.

Az űrszemét

Az Európai Űrügynökség (ESA) 2021 februárjában részletesen körüljárta az űrszemét témáját, melyhez 2020 decemberi adatokkal infografikát is készítettek, melyet már bemutattunk számotokra. Ebben az látható, hogy 2850 olyan műholdat azonosítottak, amelyek már működésképtelenek voltak. Egy elromlott műhold akár törmelékképződési eseményt is okozhat, amelynek következtében még több, és még apróbb űrszemét keletkezhet.

A nem működő műholdak számának csökkentésére irányuló tervek

Annak érdekében, hogy az űrszemét és azon belül is a működésképtelen műholdak száma csökkenjen, már több elképzelés is született.

Az egyik arra az alapproblémára jelent megoldást, hogy pl. a távközlési műholdak esetén kb. 15 év elteltével elfogy a pályakorrekciós manőverekre használt hajtóanyag, emiatt működésképtelenné válnak, még akkor is, ha a műhold egyéb rendszerei kifogástalan állapotban vannak. A Northrop Grumman Mission Extension Vehicle küldetése a műholdak élettartamának meghosszabbítására irányul. A vállalat már két ilyen jellegű missziót is sikeresen teljesített, az Intelsat 901 és az Intelsat 10-02 műholdakkal 2020 és 2021 áprilisában. Ekkor a két szatellit élettartamát további 5-5 évvel sikerült meghosszabbítani.

A Tetra-5 elnevezésű, 50 millió dolláros kísérlet is hasonló célokat tűzött ki maga elé: demonstrálni fogja a geostacionárius pályán keringő kis műholdak űrben történő üzemanyag-utántöltését, a tervek szerint 2025-ben.

Az Európai Űrügynökség tervei

Az ESA az űrszemét eltávolítására és megelőzésére irányuló Clean Space kezdeményezés részekét kezdte el kidolgozni az In-Orbit Servicing (IOS) programot. A kifejezés a már pályán lévő űreszközök élettartamának vagy funkcióinak meghosszabbítására utal. Ellentétben a fent említett példákhoz képest a terv nem csak az üzemanyag pótlását kívánja magába fogalni. Ezen túlmenően olyan megoldásokat keresnek, amivel egy űreszköz élettartama karbantartással, pályamódosítással, vagy a pálya irányának megváltoztatásával, de akár a fedélzeti műszerek cseréjével vagy korszerűsítésével is megvalósítható lehessen. A kutatás részeként az ESA Preparation felkérte a partnereit (Astroscale, a ClearSpace, a D-Orbit és a Telespazio – a Thales Alenia Space-szel együttműködve), hogy vázolják fel elképzeléseiket az első európai IOS-misszióról, amelyet már 2028-ban elindítanának.

„A Föld körüli pályán történő szervizelés alapvetően változtathatja meg a jövőbeli műholdak tervezésének és üzemeltetésének módját. A 2030-as évek felé haladva a műholdakat valószínűleg olyan interfészekkel és egyéb funkciókkal kell majd megtervezni, amelyek lehetővé teszik a szervizelés és az űreszközök ártalmatlanítását végző járművek munkáját” – mondja Ross Findlay, az ESA IOS rendszermérnöke.

Mindez azt jelenti, hogy a jövő műholdjai kevesebb üzemanyagot és nagyobb műszereket szállíthatnak. A pályán történő karbantartási és összeszerelési lehetőségek azt is jelentik, hogy a jövőbeni műholdakat úgy lehet megtervezni, hogy könnyen összeszerelhető és egyedileg cserélhető modulokból álljanak. Ennek érdekében már meg is kezdődtek a szabványos „dokkolási” struktúrákról szóló egyeztetések, abból a célból, hogy az űrjárműveket kiszolgáló modellek könnyebben kapcsolódhassanak különböző típusú műholdakhoz.

Ez egyszerűen hangozhat, azonban a megvalósítás rendkívül sok szereplőt érint. A felbocsátott műholdak több mint fele kereskedelmi célú, így ezeket a szereplőket is be kell vonni ahhoz, hogy a szervizelést szabványos eljárássá lehessen tenni, szabványosított felépítésű modulokkal.

A távközlési ipar szándékai

A korábban megemlített négy kiválasztott vállalat megvizsgálta az alacsony Föld körüli pályán (LEO) és geostacionárius pályán (GEO) keringő műholdak IOS-üzemeltetésének lehetőségeit. A LEO olyan fontos űreszközöknek ad otthont, mint a Hubble űrteleszkóp, a Copernicus Sentinel földmegfigyelő műholdak és a Nemzetközi Űrállomás. A GEO ad otthont Európa meteorológiai műholdjainak, a Meteosatnak, és ami fontos, a legtöbb távközlési műholdnak.

A négy vállalat által készített tanulmány egyértelmű eredménye az, hogy a távközlési ipar a lehető leghamarabb szeretné, ha az űreszközök élettartamának meghosszabbítását elősegítő szolgáltatások működőképessé válnának. Különösen fontos a pályakarbantartás: az üzemeltetőknek meg kell győződniük arról, hogy az űreszköz pontosan ott marad, ahol lennie kell, és meg kell változtatniuk a pályát vagy a forgást, ha az idővel elsodródott. Ez üzemanyagköltséggel jár. A javaslatok részletezik, hogy egy karbantartó űreszköz hogyan kapcsolódhat az üzemanyagból kifogyott műholdakhoz, és hogyan végezheti el a szükséges pályaszabályozást. A kiszolgáló jármű addig maradhat a műholdon, amíg szükséges, majd egy úgynevezett „temetői pályára” állítja a műholdat, aminek eredményeként hamarabb megsemmisülhet a Föld légkörében. Ezt követően a szervizjármű továbbáll a következő, kiszolgálásra szoruló műholdhoz.

Új megközelítések

A négy javaslat közül három olyan cégektől érkezett, amelyeket „új űrkutatási” vállalatoknak nevezhetnénk. „Ezek újabb szereplők, akik talán kissé másképp közelítik meg a tervezést és a fejlesztést, gyakran kisebb csapatokkal, más szemléletmóddal.” – tette hozzá Ross.

Az ESA Preparation által finanszírozott négy tanulmányt követően az ESA űrbiztonsági programja úgy döntött, hogy a javasolt küldetések közül kettővel továbblép a következő fázisba. A program elképzelései szerint az IOS-műveletek tovább fognak bővülni, mind a küldetések számát, mind azok képességeit tekintve. Ez azt jelenti, hogy ahogy fentebb is említettük, az üzemanyag utántöltésével történő működési idő meghosszabbítása csak az első lépés.  Az európai ipar célja, hogy a 20-as évek közepére, és a 30-as évek elejére az IOS általános eljárássá váljon. Ehhez azonban még hosszú út vezet, hiszen a szabványosítási eljárás a sok kereskedelmi szereplő miatt valószínűleg komplikált lesz. De amennyiben sikerül, az az űripar új korszakát fogja jelenteni az által, hogy lehetővé válnak az orbitális pályán történő összeszerelési, és karbantartási munkálatok egy erre a célra épített űreszközzel.