Телескопы, размещенные в космосе, такие как аппараты в точке Лагранжа 2 (L2) между Солнцем и Землей, позволяют раскрыть тайны Вселенной. Однако, несмотря на удобное расположение, эти сложные приборы имеют существенное ограничение: их срок службы ограничен, а обслуживание затруднено из-за удаленности. Тем не менее, возможно появление новых подходов для увеличения продолжительности их функционирования.
Задачи космического обслуживания
Техническое обслуживание космических аппаратов зачастую включает в себя замену вышедших из строя деталей, дозаправку двигателей ориентации или обновление научной аппаратуры. Такие операции доступны лишь некоторым космическим конструкциям на низкой орбите, например, Международной космической станции или телескопу «Хаббл». Аппаратура, находящаяся на значительном удалении от Земли, создает особые трудности.
Космические телескопы, например, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и телескоп Gaia, размещаются в особых точках пространства, называемых точками Лагранжа. Эти точки представляют собой области гравитационного равновесия, позволяющие телескопу двигаться по орбите вокруг Солнца и Земли, сохраняя при этом устойчивое положение. Обеспечивающие постоянный обзор Земли без помех, преимущества этих точек имеют огромное значение для научных наблюдений.
Доступ к этим точкам затруднен из-за их удаленности, что усложняет проведение ремонтных работ. В связи с этим, срок службы телескопов, находящихся в этих точках, ограничен естественным износом компонентов и расходом топлива, необходимого для поддержания их ориентации. Однако в будущем ситуация может претерпеть изменения.
Какие есть решения?
Исследователи рассматривают возможность применения роботов для технического обслуживания удаленных телескопов. После прибытия на место роботы должны будут выполнять точные маневры для закрепления на телескопах, обеспечивая стабильную работу обсерваторий. Процесс будет включать автономную навигацию, определение взаимного расположения телескопов и проведение ремонтных работ, не прерывающих научные наблюдения.
Для обеспечения удаленной координации рабочих процессов необходимо использовать современные технологии связи.
Специалисты Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC) провели анализ нескольких перспективных траекторий и орбит для доставки аппаратов к точке Лагранжа L2 Солнце-Земля. Один из вариантов включает отправку робота для технического обслуживания непосредственно с поверхности Земли. Альтернативный подход заключается в запуске с геостационарной орбиты (GTO), которая служит промежуточным этапом на пути к целевому телескопу.
Тщательное планирование траектории необходимо для обоих методов, чтобы сократить расходы и повысить результативность миссии. Несмотря на большое количество технических сложностей, симуляции и модели, созданные командой GSFC, демонстрируют возможность реализации этих миссий.
Почему это важно?
Способность осуществлять космический ремонт может значительно увеличить продолжительность эксплуатации космических телескопов. Продление их работы позволит нам получить максимальную выгоду от этих дорогостоящих миссий и продолжить сбор ценных данных о Вселенной. Благодаря этому ученые смогут проводить более углубленные исследования и делать важные открытия.
В перспективе, успешное выполнение этих миссий может открыть возможности для других форм космического сервиса, например, для заправки спутников на орбите или для поддержания работы будущих космических систем.