Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Droner livredder gamle satellitter

Kommunikationssatellitter optager mere og mere plads i det geostationære kredsløb, og derfor er det blevet en god forretning at holde dem i live så længe som muligt. Nyudviklede rumdroner kan forlænge deres levetid.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Først på året præsenterede det britisk baserede rumfartsfirma Effective Space en lille rumdrone med en særlig mission og evne. Det lille fartøj, som firmaet benævner Space Drone, kan nemlig forlænge livet på ældre kommunikationssatellitter, der har mistet deres ungdoms glans.

Effective Space har allerede skrevet kontrakt med en endnu for offentligheden større ukendt satellit-operatør og vil sende de første to af disse livredderdroner op i 2020. Her skal de hægte sig på to ældre og tæt på udtjente kommunikationssatelitter og overtage nogle af deres funktioner, så satellitterne kan bevarer deres status som formidlere af information og kommunikation nogle år endnu.

Kontrakten har ifølge Effective Space en værdi på over 100 mio. dollar, og direktøren for firmaet Daniel Campbell ser den nye dronehjælp som et virkelig effektivt værktøj til operationsforlængelse (læs: livredning) – og dermed fortsat profit af – ellers udtjente rumsatelliter.

To tusind satellitter i sværm

Indtil nu er der opsendt over 2000 satellitter, og alene i år er der kommet omkring 200 mere til. En hel del af dem er kommunikationssatelitter, der suser rundt omkring ækvator i 35.786 kilometers højde. Det gør de, fordi de i den højde flyver med samme hastighed, som Jorden drejer, så det ser ud som om de hænger stille på samme sted.

Derved kan de opretholde en stabil transmission, og derfor kaldes sådanne satellitter for ”geostationære”. Men selv den bedste kommunikationssatellit hænger aldrig helt stille i sin bane. Den vil altid svaje og dreje en smule. Af samme grund er disse satellitter også udstyret med små raketmotorer, der kan korrigere positionen og rette satellitten ind på plads igen. Problemet er bare, at disse små motorer bruger brændstof.

Space Drone hedder den lille livsforlængende drone, som er blevet udviklet af firmaet Effective Space.

Ikke særlig meget ganske vist, men da en satellit ofte er i brug i 15 år eller mere, er det en næsten umulig opgave at beregne, hvor meget brændstof den skal være fyldt op med ved opsendelsen. Efter 15 år eller mere er mange af disse dog for så vidt stadig fuldt elektronisk funktionsdygtige, men uden brændstof til kurskorrektioner vil de ende som rumaffald og skal derfor foreskriftsmæssigt fjernes fra kredsløbet, inden de bliver til fare for andre satellitter.

Space Drone er et lille rumfartøj, der blot måler (1 x 1 x 1,25 m), og vejer 400 kg og er specielt udviklet til at give ældre satellitter, der er ved at løbe tør for raketbrændstof, forlænget levetid. Meningen er, at livredderdronen manøvrerer sig frem til satellitten ved hjælp af ion-motorer (en form for elektrisk fremdrift) og hægter sig fast til den fastgørelsesring, der holdt satellitten fast til løfteraketten under opsendelsen.

Denne såkaldte ”docking-manøvre” er en relativt enkel procedure og stort set alle satellitter er udstyret med en sådan fastgørelsesring, der findes i tre standardmål. Effective Space har endda udviklet en teknologi, der giver mulighed for samme dronefartøj at koble sig på alle tre. Når dockingen er tilendebragt, og rumdronen har sikret sig et godt og fast greb om satellitten, kan den holde kommunikationssatellitter funktionsdygtige i en ”rum” tid endnu.

Det er også tanken, at bringe servicerobotter i spil til eksempelvis at manøvrere luftslusen på den internationale rumstation på plads.

Dermed kan satellitten fortsat være i tjeneste, og satellit-operatørerne undgår at skulle skrotte den og opsende en ny i stedet, hvilket er ikke så lidt dyrere. De to droner, som skal opsendes i 2020, skal være koblet til hver sin satellit i fem år.

Efter den femårige periode vil dronen sørge for at fjerne den udtjente satellit fra banen, hvorpå den er ledig til at koble sig på en anden satellit, der har brug for en hjælpende drone. Hver livredderdrone selv forventes at have en levetid på 15 år.

Hvis satellitten dog er helt til hundene, kan Space Drone i stedet trække den direkte hen til det bælte, der huser udtjente satellitter og andre aldrende rumfartøjer, og derfor meget passende benævnes rumkirkegården og ligger omkring 300 kilometer længere ude. Ifølge strenge internationale regler har en satellit-operatør pligt til at fjerne en udtjent satellit, så den ikke optager unødvendig plads i den efterhånden temmelig overfyldte geostationære bane.

Og hvis det ikke er oplagt at hive den ud på rumkirkegården, skal den kyles i retning af Jorden, så den falder gennem atmosfæren og brænder op. Til den ende har (som Alt om DATA tidligere har omtalt) det amerikanske forsvars forskningsafdeling DARPA udviklet særlige RSV-robotter (Robotic Servicing Vehicle) altså bugseringsrobotter, der hægter sig til den døende satellit eller tager solidt fat i den med robotgribearme og manøvrerer den hen, hvor de skal tilbringe sine sidste dage eller timer.

Effective Space noterer, at markedet for at livsforlænge gamle kommunikationssatellitter er lovende, fordi satellit-operatører generelt tøver med at købe flere dyre satellitter og hellere følger udviklingen af teknologiske nyskabelser som high-throughput satellitter og low Earth orbit konstellationer som OneWeb.

En fremtid med muligheder, men også konkurrence

Ifølge direktør Daniel Campbell er der dog også andre firmaer, der satser på og tilbyder livsforlængende teknologi til rumsatelitter. To amerikanske firmaer Space Logistics LLC, der er en underafdeling af Northrop Grumman samt Space System Loral (SSL) har eksempelvis udviklet et såkaldt MEV-fartøj (Mission Extension Vehicle), der på samme vis som Space Drone redder døende satelitter ved at hægte sig fast på dem og overtage en del af deres systemer.

Det første MEV-fartøj skal efter planerne sendes op sidst på året for at servicere Intelsat-901 satelliten, og Northrop Grumman har efter sigende kontrakt på endnu et MEV-fartøj, der skal sendes op til en anden Intelsat satellit i midten af 2020. Men det betragter dronedirektøren blot som nok en indikation af, at behovet for den type servicering af satellitter vil vokse voldsomt i fremtiden.

Der er flere konkurrerende projekter på bedding. Her ses en kommende Mission Extension Vehicle (til venstre) på vej mod en ældre kommunikationssatellit.

Men Daniel Campbell fra Effective Space øjner også andre forretningsmuligheder. ”Det vil uden tvivl blive en væsentlig og vigtig fremtidig opgave at holde rumkirkegården opryddet, for hver gang udtjent rumskrot kolliderer derude, starter det en potentiel kædereaktion, der udgør en stor risiko for samtlige satellitter i området,” konstaterer han, men mener samtidig, at Effective Space (uden at gå i for mange detaljer) nok kan konkurrere med MEV-fartøjerne på prisen.

Kun frygter rumdronedirektøren, at nogen udvikler en satellit, der er så billig, at det ikke kan betale sig at sende en livredderdrone ”to the rescue”, når en geostationær kommunikationssatellit er på vej til at opgive ævred.

Space Drone (gul) docker til satellitten (orange) med fire arme, der griber om satellittens fastgørelsesring. Dronen har fire ion-motorer, som hver sidder for enden af de fire andre arme. Armene kan foldes ud, men er ikke bevægelige.

Israelsk herkomst og britisk adresse

Effective Space blev grundlagt i 2013 af Arie Halsband, der er øverste leder af en særlig rumfartsafdeling under Israel Aerospace Industries. Og selv om Effective Space har sit forsknings- og udviklings-faciliteter i Tel Aviv har firmaet valgt at lægge sit hovedkvarter i England, der både har et meget stærkt rumagentur, et større net af underleverandører og en stor styrke af specialister på en række områder.

Arie Halsband, som har en tidligere karriere ved det israelske rum­agentur, forklarer, at landet altid har foretaget egne opsendelser mod vest, altså ud over Middelhavet. Dette er ikke normal procedure, eftersom en opsendelse mod øst drager fordel af Jordens omdrejning, og derfor har israelerne en lang tradi­tion for at tænke i lav vægt.

Ion-motorer driver rumdronen frem

Den elektriske fremdrift i Space Drone foregår via såkaldte ion-motorer, hvor xenon-gas ioniseres i et elektrisk felt og udsendes ved høj hastighed med raketlignende virkning. Effective Space oplyser, at denne type motor desværre endnu ikke kan konstrueres kraftig nok til at drive en løfteraket op fra Jordens overflade og ud af vores tyngdefelt.

Men til gengæld er den omkring ti gange mere brændstoføkonomisk end en kemisk brændstof-motor, når den først befinder sig oppe i satellitternes kredsløbsbaner.