Проблема космического мусора становится все острее и постепенно обретает угрожающие масштабы. Ведь на околоземную орбиту чуть ли не еженедельно выводятся все новые и новые спутники самого разного назначения. Особенно быстро превращаются в бесполезный металлолом телекоммуникационные и телевизионные спутники, выводимые на геостационарную орбиту на высоте около 36 тысяч километров.

Чтобы эти спутники надежно функционировали, центр управления полетами вынужден регулярно корректировать их орбиту, а это требует расхода горючего. Когда же его запасы на борту подходят к концу - что происходит относительно быстро, - вполне еще работоспособный и даже не устаревший морально спутник приходится срочно выводить из эксплуатации и, используя остатки горючего, отправлять на так называемую орбиту захоронения, высота которой на 200 километров превышает высоту геостационарной орбиты.

Вот так аппарат, изготовление и запуск которого обошлись в несколько сотен миллионов евро, превращается в совершенно бесполезный объект, засоряющий околоземное космическое пространство.

OLEV - спутник-реаниматор

Это и побудило немецких инженеров взяться за разработку вспомогательного космического аппарата, в задачу которого входило бы продление срока службы слабеющих спутников связи. В соответствии с предназначением он получил название OLEV - Orbital Life Extension Vehicle, - что переводится на русский язык аппарат для продления орбитальной жизни.

По замыслу разработчиков, такой космический реаниматор должен запускаться незадолго до того, как на спутнике связи, подлежащем спасению, полностью исчерпается запас горючего. После стыковки двух аппаратов коррекцию орбиты и поддержание оптимальной ориентации образовавшейся связки будут осуществлять двигатели реаниматора, - поясняет Флориан Зелльмайер (Florian Sellmaier), один из ведущих специалистов Немецкого центра аэрокосмических исследований в Оберпфаффенхофене близ Мюнхена: "Срок службы спутника связи составляет в среднем 15 лет. На большее собственного запаса топлива не хватает. А со спутником-реаниматором на горбу он сможет прослужить еще лет 12".

Испытания на моделях

Правда, сближение и стыковка двух непилотируемых аппаратов на высоте в 36 тысяч километров - задача в техническом отношении чрезвычайно сложная. А потому инженерам пришлось воспользоваться специальным испытательным стендом, смонтированным в просторном ангаре длиной более 40 метров.

"Эта установка позволяет нам моделировать весь процесс сближения двух спутников или космических кораблей на орбите, - говорит Торальф Боге (Toralf Boge), возглавляющий отдел стендовых испытаний в Центре аэрокосмических исследований. - Тут особенно важны последние 20-25 метров. Мы используем двух промышленных роботов, которые в соответствии с заданной программой перемещают изготовленные в натуральную величину модели соответствующих космических аппаратов".

Установка в Оберпфаффенхофене с максимальной точностью имитирует визуальные условия космического рандеву: проектор высвечивает на экране фотографию Земли, какой она видится с орбиты на высоте 36 тысяч километров, мощный прожектор изображает Солнце. Дело в том, что последние метры и сантиметры до спасаемого спутника аппарат-реаниматор преодолевает, ориентируясь на изображения собственных бортовых камер.

Задача состоит в том, чтобы безошибочно идентифицировать один из элементов конструкции спасаемого спутника, а именно - сопло двигателя коррекции орбиты, он же двигатель подъема апогея. Ввиду отсутствия собственного топлива этот двигатель уже не нужен, и разработчики решили использовать его сопло в качестве стыковочного узла, с которым реаниматор соединится посредством специального штыревого адаптера. В пользу такого технического решения говорит и то, что габаритные размеры сопла заранее известны, и то, что этот двигатель расположен вблизи центра тяжести спутника.

Компьютер совершеннее человека

Один из двух роботов испытательного стенда медленно перемещается вперед, зажав в манипуляторе модель сопла в натуральную величину. Другой робот поворачивает и наклоняет блок видеокамер. На экране возникают светлые блики, в которых человеческий глаз едва ли может различить очертания сопла. Зато это вполне может компьютер, - говорит Флориан Зелльмайер: "Это имитация. В лучах искусственного Солнца изготовлен снимок модели сопла двигателя подъема апогея. И был разработан алгоритм, специальная программа, которая позволяет выявить на снимке край сопла. А на этой основе можно рассчитать и расстояние до цели, и направление движения".

В ближайшие месяцы испытательный стенд будет переоборудован так, чтобы с его помощью можно было моделировать и сам процесс стыковки. При этом появится возможность измерять усилия и нагрузки, возникающие в момент соприкосновения двух космических аппаратов. Компьютеры смогут на этой основе рассчитать, как поведут себя реальные спутники в условиях невесомости, - говорит Флориан Зелльмайер: "Если при стыковке аппараты сталкиваются, то есть если маневр выполнен не вполне чисто, то аппараты могут снова разойтись. Нам важно иметь возможность смоделировать дальнейшее поведение спутников в космосе".

Немецкие инженеры надеются, что первый спутник-реаниматор будет запущен в 2013 году.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева