وفقا ل اتحاد العلماء المعنيين (UCS) ، يوجد حاليًا أكثر من 4000 قمر صناعي عاملي في مدار حول الأرض. وفقًا لبعض التقديرات ، من المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى 100000 بحلول نهاية هذا العقد ، بما في ذلك أقمار الاتصالات والإنترنت والأبحاث والملاحة ورصد الأرض. كجزء من 'تسويق' المدار الأرضي المنخفض (LEO) المتوقع في هذا القرن ، فإن وجود العديد من الأقمار الصناعية سيخلق فرصًا جديدة (بالإضافة إلى المخاطر).
سيتطلب وجود هذه الأقمار الصناعية قدرًا كبيرًا من التخفيف (لمنع الاصطدامات) والخدمة والصيانة. على سبيل المثال ، شركة ناشئة مقرها سان فرانسيسكو أوربت فاب تعمل على إنشاء جميع التقنيات اللازمة لخدمات التزود بالوقود في المدار للأقمار الصناعية. للمساعدة في تحقيق هذا الهدف ، عملاق الصناعة لوكهيد مارتن أعلن مؤخرا أنهم يستثمرون في تقنية التزود بالوقود 'محطات الغاز في الفضاء ™' من Orbit Fab.
تأسست الشركة الناشئة التي تتخذ من سان فرانسيسكو مقراً لها في عام 2018 على يد دانييل فابر وجيريمي شيل ، وكلاهما لديهما خلفيات قوية في صناعة الفضاء التجارية. بين عامي 2016 و 2019 ، شغل فابر منصب الرئيس التنفيذي لشركة صناعات الفضاء العميقة (DSI) ، إحدى الشركات الرائدة في تطوير قدرات تعدين الكويكبات حاليًا. Schiel ، في غضون ذلك ، كان نائب رئيس اتحاد تنفيذ عمليات الالتقاء والخدمة (CONFERS) ، وهو اتحاد مكرس لتعزيز المعايير وأفضل الممارسات لخدمة السواتل.
مفهوم شبكة التزود بالوقود من Orbit Fab. الائتمان: Orbit Fab
كما يقولون على موقع الكتروني ، تأسست الشركة لإنشاء 'سوق مزدهر في الفضاء للمنتجات والخدمات التي تدعم كل من الأعمال الفضائية الحالية (الاتصالات ورصد الأرض) والصناعات الجديدة مثل السياحة الفضائية والتصنيع والتعدين.' أول منتج لهم هو واجهة نقل السوائل سريعة الالتصاق (RAFTI) ، وهو منفذ تزويد بالوقود يسمح بإعادة التزود بالوقود في المدار للأقمار الصناعية.
تم تصميم نظام RAFTI لإطالة العمر المتوقع للمركبات الفضائية من خلال منحها القدرة على إعادة التزود بالوقود في المدار. يأتي النظام في مكونين: صمام الخدمة (SV) ونصف اقتران الفضاء (SCH). يعمل SV كنظام تعبئة / تصريف للتزويد بالوقود الأرضي والتزود بالوقود في المدار ، ومحول إرساء أساسي لربط مركبتين فضائيتين معًا ، ووصلة خدمة ثانوية لتسهيل مهام الخدمة التي تستخدم أذرع روبوتية.
إن SCH عبارة عن آلية مزلاج ذات عمل مزدوج تدعم كلاً من الالتحام الأولي أو التثبيت الثانوي لمركبتين فضائيتين. وفقا ل ورقة مواصفات RAFTI ، يقيس النظام 10 × 10 × 0.5 سم (3.9 × 3.9 × 0.2 بوصة) ، أو 500 سم 3 (30.5 بوصة مكعبة) ، بمتطلبات طاقة قصوى تبلغ 10 واط (W) ، ويمكن أن يستوعب معدل تدفق 1 لتر ( 0.264 جالون) في الدقيقة (بزيادة 15 رطل / م 2).
يمكن أن تعمل في درجات حرارة من -40 إلى 120 درجة مئوية (-40 إلى 248 درجة فهرنهايت) وضغوط من 500 إلى 3000 رطل / بوصة مربعة. أخيرًا ، يمكنه التعامل مع العديد من أنواع الوقود المختلفة ، بدءًا من LOX / H2 والماء والكحول إلى النيتروجين والهيليوم والزينون والكريبتون. يقال إنه يمكن أن يحافظ على التسربات الداخلية / الخارجية منخفضة تصل إلى 1 × 10-6 سم مكعب في الثانية (scc / s) - وهو منخفض جدًا بحيث لا يمكن قياسه بالكاد!
رائدة الفضاء كريستينا كوخ تضع معدات Orbit Fab خلال خطواتها في محطة الفضاء الدولية. الائتمان: ناسا والمختبر الوطني الأمريكي ISS
هذا الصيف ، كانت RAFTI SV مؤهلة للطيران بعد إطلاقها إلى الفضاء على متن SpaceXفالكون 9صاروخ (في 30 يونيو 2021). كجزء من اتفاقية مع شركة Spaceflight Inc. التي تقدم خدمات الإطلاق ومقرها سياتل ، حلقت SV على متن النموذج الأولي لمركبة الفضاء Tenzing التابعة لشركة Orbit Fab. تهدف هذه الرحلة إلى اختبار الخزانات ومنافذ الوقود والدفاعات وأنظمة الالتقاء والرسو.
المركبة الفضائية Tanker-001 Tenzing موجودة الآن في مدار متزامن مع الشمس (SSO) وتحمل وقود بيروكسيد عالي الاختبار (HTP) ('دافع أخضر) ، مما يجعلها أول مستودع وقود في العالم يعمل في الفضاء. في السابق ، أجرى Orbit Fab برنامج اختبار مدته أربعة أشهر حيث أطلقوا نموذجًا أوليًا لناقلة إلى محطة الفضاء الدولية في مايو من عام 2019. في هذه العملية ، قاموا بالتحقق من صحة نظام التغذية بالوقود وأصبحوا أول شركة تزود محطة الفضاء الدولية بالوقود بالماء.
في الآونة الأخيرة ، أعلنت Orbit Fab أنها حصلت على استثمارات من عملاقين في مجال الطيران - لوكهيد مارتن و نورثروب جرومان - كلاهما لهما تاريخ طويل في تصنيع الأقمار الصناعية للتطبيقات التجارية والملاحية والعسكرية. قال كريس موران ، نائب الرئيس والمدير التنفيذي والمدير العام لشركة Lockheed Martin Ventures ، في الآونة الأخيرة بيان صحفي :
تتمتع شركة لوكهيد مارتن بإرث طويل من الاستثمار في وتطوير قدرات الخدمة وتقنياتها التمكينية. وهذا يشمل أنظمة الفضاء العسكرية والتجارية ، الكبيرة والصغيرة. يتمثل ميثاقنا في الاستثمار بشكل استراتيجي في شركات التكنولوجيا الأصغر التي تركز على التقنيات المبتكرة في أعمالنا الحالية ، وتناسب Orbit Fab هذه المعايير. نتطلع إلى العمل مع Orbit Fab والوصول إلى تقنية التزود بالوقود في المدار ، وهي عنصر مهم في لوجستيات الرحلات الفضائية التي يمكن أن تساعد عملائنا على مواجهة التهديدات الجديدة والمتطورة '.
سيسمح صمام خدمة RAFTI (واجهة نقل الوقود سريعة التركيب) من Orbit Fab للأقمار الصناعية بإعادة التزود بالوقود في المدار. الائتمان: Orbit Fab
'هذا الاستثمار في Orbit Fab هو واحد من عدة استثمارات قمنا بإنشائها ودعمت تقنيات وقدرات مبتكرة لتحقيق المرونة في المدار ،' مضاف بول بيلي. 'تعد القدرة على إعادة تزويد قمر صناعي بالوقود في المدار مكونًا مهمًا لمهام عملائنا لأنها تتيح لهم قدرًا أكبر من القدرة على المناورة ويمكن أن تطيل عمر المهمة بوقود متجدد.'
بيلي هو مدير واجهة منفذ نظام التعزيز (ASPIN) في Lockheed Martin Space. ASPIN هو محول لرسو السفن ستدرجه الشركة في حافلة الأقمار الصناعية القتالية LM 2100 ، والتي ستسمح بتحديث الأجهزة والأدوات في المدار. تم تصميم المحول ليكون به مساحة كبيرة مفتوحة لدعم واجهات إعادة التزود بالوقود ، مثل منفذ RAFTI من Orbit Fab.
في وقت سابق من هذا الشهر ، أعلنت الشركة أنها أكملت الاختبارات البيئية مع نظام الأقمار الصناعية المحدث في الفضاء لشركة لوكهيد مارتن (LINUSS) ، الذي سيتم إطلاقه للمدار في وقت لاحق من هذا العام. على غرار ASPIN ، ستوضح تقنية LINUSS كيف يمكن للأقمار الصناعية الصغيرة CubeSats ترقية مجموعات الأقمار الصناعية لتوسيع عملياتها وإطالة عمر خدمتها.
يعد هذا البحث جزءًا من جهد أكبر لتطوير التكنولوجيا والأدوات اللازمة لإصلاح الأقمار الصناعية في المدار وإعادة تزويدها بالوقود وترقيتها. من خلال إطالة قدراتها وحياتها ، سيتوقف عدد أقل من الأقمار الصناعية مع مرور الوقت ، مما يقلل من احتمالية الاصطدام والحطام المداري بمرور الوقت. بعد كل شيء ، يعني تسويق المدار الأرضي المنخفض أننا بحاجة إلى اتخاذ خطوات لمنع متلازمة كيسلر من تخريب كل شيء!
قراءة متعمقة: أوربت فاب و لوكهيد مارتن