Dịch vụ trong quỹ đạo (IOS) đề cập đến việc kéo dài tuổi thọ hoặc các chức năng của tàu vũ trụ đã ở trong quỹ đạo. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thực hiện bảo trì, điều chỉnh quỹ đạo của tàu vũ trụ, thay đổi hướng mà nó đang đối mặt, cung cấp thêm nhiên liệu hoặc thậm chí thay đổi hoặc nâng cấp các thiết bị trên tàu.
ESA đã tiến hành nhiều công việc trên IOS, bao gồm như một phần của sáng kiến Không gian sạch để loại bỏ và ngăn chặn các mảnh vỡ không gian. Là một phần của nghiên cứu này, ESA Preparation đã mời các đối tác trong ngành phác thảo tầm nhìn của họ về sứ mệnh IOS đầu tiên của Châu Âu, sẽ được triển khai sớm nhất là vào năm 2028.
Thiết kế kiến trúc mở rộng chung của D-Orbit; một hệ thống để phục vụ vệ tinh
thang thiên văn, Xóa không gianD-Orbit và Telespazio (hợp tác với Thales Alenia Space) đã được tài trợ để phát triển ý tưởng của họ và kết quả của họ đã được trình bày để chuẩn bị cho 2022 Hội đồng ESA cấp Bộ trưởng.
“Dịch vụ trong quỹ đạo có thể thay đổi cơ bản cách thiết kế và vận hành các vệ tinh trong tương lai. Ross Findlay, kỹ sư hệ thống IOS tại ESA cho biết, đến những năm 2030, các vệ tinh có thể sẽ cần được thiết kế với giao diện và các tính năng khác cho phép tàu vũ trụ dịch vụ và xử lý thực hiện công việc của chúng.
Các vệ tinh của tương lai có thể mang ít nhiên liệu hơn và các dụng cụ lớn hơn. Tùy chọn lắp ráp trên quỹ đạo cũng có nghĩa là các vệ tinh trong tương lai có thể được thiết kế để bao gồm các mô-đun dễ lắp ráp và thay thế riêng lẻ. Vì những lý do tương tự mà phích cắm và ổ cắm cho thiết bị điện tử có hình dạng tiêu chuẩn, các cuộc thảo luận về cấu trúc ‘docking’ được tiêu chuẩn hóa đã bắt đầu, để giúp một mô hình tàu vũ trụ bảo dưỡng bám vào các loại vệ tinh khác nhau dễ dàng hơn.
Tàu vũ trụ phục vụ START- € của Telespazio (vàng, bên trái) được gắn vào một vệ tinh (màu trắng, bên phải) quay quanh Trái đất
Dịch vụ trong quỹ đạo là một câu hỏi thương mại
Hơn một nửa tất cả các vệ tinh được phóng đều là vệ tinh thương mại, vì vậy các nhà khai thác thương mại cần phải tham gia nếu chúng tôi muốn thực hiện việc bảo dưỡng theo quy trình tiêu chuẩn. Ross lưu ý: “Chúng tôi đặt điểm cuối bắt buộc đối với cả bốn nhóm là phải có một số loại mối quan hệ với một khách hàng thực tế mà họ muốn cung cấp dịch vụ này.
“Điều này dẫn đến các cuộc thảo luận rất thú vị giữa ESA, các công ty quan tâm đến việc thiết lập các sứ mệnh IOS và các công ty sở hữu các vệ tinh sẽ được bảo dưỡng. Lấy ví dụ về ý nghĩa pháp lý: nếu hai vệ tinh va chạm trong quá trình bảo dưỡng, ai chịu trách nhiệm?”
Yếu tố Chuẩn bị trong Hoạt động Cơ bản của ESA ở một vị trí duy nhất để hỗ trợ các nghiên cứu đánh giá nhiệm vụ này, bao gồm cả các cơ hội thương mại hóa bức tranh lớn hơn. “Những hoạt động này và sự đóng góp của chúng cho cuộc họp của Hội đồng Bộ trưởng, cho thấy tầm quan trọng của chương trình Chuẩn bị trong việc hỗ trợ các ý tưởng trở thành hiện thực,” Moritz Fontaine, nhân viên Khám phá & Chuẩn bị của ESA cho biết.
Phục vụ vệ tinh bằng công cụ chụp và hệ thống tầm nhìn
Ngành viễn thông muốn có dịch vụ kéo dài tuổi thọ
Bốn công ty được chọn đã nghiên cứu các cơ hội vận hành IOS cho các vệ tinh trong quỹ đạo tầm thấp của Trái đất (LEO) và quỹ đạo địa tĩnh (GEO). LEO lưu trữ các vệ tinh quan trọng như Kính viễn vọng Không gian Hubble, vệ tinh quan sát Trái đất Copernicus Sentinel và Trạm Vũ trụ Quốc tế. GEO lưu trữ hàng loạt vệ tinh thời tiết Meteosat của châu Âu và quan trọng là hầu hết các vệ tinh được sử dụng cho viễn thông.
Một kết quả rõ ràng từ bốn nghiên cứu là ngành viễn thông rất mong muốn các dịch vụ kéo dài tuổi thọ được thiết lập và hoạt động càng sớm càng tốt. Đặc biệt có liên quan là bảo trì quỹ đạo: người điều hành phải đảm bảo tàu vũ trụ ở chính xác vị trí của nó và thay đổi quỹ đạo hoặc chuyển động quay nếu nó trôi dạt theo thời gian.
Làm như vậy tốn xăng. Các đề xuất nêu chi tiết cách một tàu vũ trụ đang bảo dưỡng có thể bám vào các vệ tinh đã hết nhiên liệu và thực hiện kiểm soát quỹ đạo cần thiết. Tàu vũ trụ bảo dưỡng có thể được gắn trong thời gian cần thiết, sau đó nó đặt vệ tinh vào cái gọi là “quỹ đạo nghĩa địa” và chuyển sang vệ tinh tiếp theo cần bảo dưỡng.
Xa hơn từ Trái đất – xa hơn nữa là sẵn sàng.
Đôi mắt tươi mới từ Không Gian Mới
Thật thú vị, ba trong số bốn đề xuất đến từ cái mà bạn có thể gọi là các công ty ‘Không gian mới’. “Đây là những tác nhân mới hơn với những cách tiếp cận thiết kế và phát triển có lẽ hơi khác một chút, thường liên quan đến các nhóm nhỏ hơn và các bước lặp lại có nhịp độ nhanh hơn. Ross cho biết, thật thú vị khi so sánh các quy trình công việc khác nhau và thảo luận về các hình thức cộng tác khả thi.
Sau bốn nghiên cứu được tài trợ bởi ESA Preparation, chương trình An toàn Không gian của ESA đã quyết định tiếp tục với hai trong số các nhiệm vụ được đề xuất. Chương trình hình dung rằng các hoạt động của IOS sẽ tiếp tục mở rộng, cả về số nhiệm vụ và khả năng của chúng. Ngành công nghiệp châu Âu có tham vọng tạo ra quy trình chung cho iOS vào đầu đến giữa những năm 2030.