Миссия ADRAS-J японской компании Astroscale успешно завершена. Запущенный ранее в космос спутник на низкой орбите сблизился со старой ступенью для её инспекции на целостность. Спутник совершил три близких облёта ступени, что для объектов с космическими скоростями и ограниченным топливным ресурсом представляется верхом сложности. Полученные данные позволят разработать надёжную схему свода ступени с орбиты, положив начало уборке космического мусора.

Художественное представление инспекции спутником отработавшей второй ступени. Источник изображений: Astroscale

Спутник ADRAS-J массой 150 кг и с 12 маневровыми двигателями был выведен в космос в феврале 2024 года. В апреле он подобрался к своей цели — 11-метровой разгонной ступени японской же ракеты H-IIA №15, отправленной в космос ещё в 2009 году. С тех пор этот фрагмент ракеты стал космическим мусором, увеличения залежей которого на орбите лучше избегать, например, путём управляемого свода с орбиты или транспортировки выше на так называемую орбиту захоронения.

Эксперимент ADRAS-J должен был положить начало процессу контролируемого сведения больших фрагментов мусора с орбиты. На этапе его проведения спутник-инспектор должен был с близкого расстояния обследовать фрагмент и дать инженерам понять, как его лучше подцепить другому спутнику — сервисному, который и совершит манёвр свода с орбиты.

В апреле спутник-инспектор подошёл к фрагменту ракеты на расстояние несколько сот метров. К середине июля сближение сократилось до 50 метров, что стало рекордом манёвренности. После этого спутник совершил три облёта ступени на расстоянии всего 50 метров, один из которых сопровождался «аномалией» и заставил аппарат отойти от ступени на безопасное расстояние. После калибровки оборудования облёт продолжился, что позволило команде миссии получить качественные изображения ступени со всех сторон.

Изображения разгонной «мусорной» ступени при облёте с расстояния 50 метров

Инспекция подтвердила, что адаптер полезной нагрузки на разгонной ступени находится в хорошем состоянии. Спутник-буксир сможет ухватиться на него роботизированной рукой и стянуть ступень с орбиты. Это произойдёт позже до конца текущего десятилетия, когда Astroscale изготовит и запустит соответствующий аппарат уже в ходе новой миссии. До сегодняшнего дня, можно полагать, манёвры сближения и близкого облёта спутников были доступны только для аппаратов военного назначения, слухи о чём периодически всплывают. Теперь похожие технологии доступны коммерческим аппаратам и это, определённо, новая ступень в космонавтике.

Японская компания Astroscale отчиталась о проведении подробного обследования крупного фрагмента космического мусора на околоземной орбите — верхней ступени ракеты H-2A, запущенной ещё в 2009 году.

Источник изображения: astroscale.com

Космический аппарат Active Debris Removal (ADRAS-J) был запущен на орбиту ракетой Rocket Lab Electron 18 февраля 2024 года — он предназначен для отработки методов сближения с космическим мусором на орбите и его обследования при помощи операций «встречи и сближения» (Rendezvous and Proximity Operations, RPO). Первым заметным объектом исследований стала верхняя ступень стартовавшей ещё в 2009 году японской ракеты H-2A.

Astroscale опубликовала новый снимок объекта, сделанный в июне с расстояния около 50 метров — длина объекта составляет 11 м, а масса — 3 т. ADRAS-J также провёл миссию RPO с использованием системы автономного управления. Аппарат самостоятельно принял решение о временной приостановке миссии, когда обнаружил аномалию в положении объекта. Он произвёл манёвр уклонения от космического мусора, подтвердив свою способность «обеспечивать безопасность даже при выполнении наблюдений в условиях сближения с несотрудничающим объектом». Это важно, поскольку многие относящиеся к космическому мусору объекты явно не рассчитаны на работу таких миссий и могут представлять угрозу для спутника-инспектора.

Компания возлагает на ADRAS-J большие надежды. Когда фаза миссии по «демонстрации коммерческого удаления мусора» (CRD2) будет завершена, компания перейдёт к новой, в рамках которой она совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) произведёт сведение с орбиты «несотрудничающего» космического мусора. Эта фаза начнётся не ранее 2026 года.

Спутник компании Astroscale, предназначенный для наблюдения за космическим мусором, приблизился к отработанной верхней ступени ракеты, которая находится на орбите уже 15 лет. В грядущей миссии Astroscale данный объект будет удалён с орбиты.

Источник изображения: astroscale.com

Компания опубликовала снимок, сделанный её спутником ADRAS-J (Active Debris Removal by Astroscale-Japan) с расстояния 50 м от поселившейся на орбите 11-метровой верхней ступени японской ракеты H-IIA, которая была запущена в 2009 году. Объект не транслирует своё местоположение, поэтому Astroscale пришлось установить его с Земли приблизительно, после чего собрать данные на орбите, чтобы выбрать наилучшую траекторию сближения.

В рамках первой фазы своей миссии 150-кг спутник ADRAS-J делает снимки объекта и собирает прочие данные о нём, включая скорость его вращения и общее состояние конструкции. На следующем этапе миссии Astroscale намерена выполнить другие контролируемые манёвры сближения, включая облёт объекта, а также сделать его дополнительные снимки. В конце миссии ADRAS-J перейдёт на безопасную орбиту, которая позволит избежать столкновения с куском космического мусора.

Спутник был запущен на ракете Rocket Lab Electron в феврале. ADRAS-J работает в рамках программы, направленной на борьбу с космическим мусором. Astroscale также разрабатывает комплекс космических аппаратов для управления другими спутниками — активными и уже недействующими. Компания намеревается предоставлять услуги по продлению срока службы больших аппаратов на геостационарной орбите, а также услуги «по окончанию срока службы» коммерческих низкоорбитальных аппаратов, которые выполнили миссию.

В сети X (бывшей Twitter) японская компания Astroscale сообщила об успешных манёврах спутника-инспектора по сближению с космическим мусором — фрагментом ракеты на орбите. Компания отрабатывает технологию захвата и свода в атмосферу ненужного хлама в окружении Земли, чтобы запускам ракет и спутникам ничего не угрожало.

Источник изображений: Astroscale

Спутник ADRAS-J был запущен в космос в конце февраля этого года на ракете-носителе Electron компании Rocket Lab. Основная задача аппарата весом 150 кг заключалась в том, чтобы подойти максимально близко и изучить большой кусок космического мусора — верхнюю ступень японской ракеты H-2A, которая запустила спутник наблюдения Земли GOSAT в 2009 году. Успешная работа ADRAS-J должна была доказать возможность создать в будущем спутники для обслуживания или захвата и свода с орбиты больших фрагментов космического мусора.

Спутник ADRAS-J

«Смотрите, первое в мире изображение космического мусора, полученное в ходе операций сближения во время нашей миссии ADRAS-J», — поделилась своей радостью Astroscale 26 апреля в посте на X, опубликовав соответствующую фотографию.

Вскоре после запуска спутник ADRAS-J прошёл в нескольких сотнях километров от корпуса ракеты, длина которого составляет примерно 11 × 4 м. Затем спутник перешел в «фазу сближения», выполнив несколько маневров, которые сократили расстояние всего до нескольких сотен метров — результат, который компания посчитала важным сохранить для истории.

«На следующем этапе миссия ADRAS-J попытается получить дополнительные изображения верхней ступени с помощью различных операций контролируемого сближения, — пояснили в Astroscale. — Ожидается, что собранные изображения и данные будут иметь решающее значение для лучшего понимания [состояния] обломков и предоставления важной информации для будущих усилий по удалению».

Художественное представление инспекции спутником отработавшей второй ступени

По самым скромным оценкам, на орбите находятся свыше 36 тыс. фрагментов космического мусора размерами больше 10 см и более 130 млн фрагментов менее 1 см. Столкновения наиболее крупных из них способны привести к лавине новых столкновений вплоть до запечатывания орбиты для запусков. Падение на Землю также не сулит ничего хорошего. Даже если вероятность пострадать от упавшего из космоса мусора небольшая, она отнюдь не нулевая.

Японская компания Astroscale Japan провела 7 сентября встречу с прессой, на которой продемонстрировала космический аппарат ADRAS-J (Active Debris Removal by Astroscale-Japan), предназначенный для использования в операциях по удалению космического мусора с орбиты Земли. Его демонстрационный запуск с космодрома в Новой Зеландии должен состояться в конце этого финансового года.

Источник изображений: Mainichi/In Tanaka

Размеры спутника составляют 0,8 × 0,8 × 1,2 м, вес — 150 кг. После запуска на орбиту он должен приблизиться на расстояние до нескольких десятков метров к останкам верхней секции ракеты-носителя H-IIA № 15, которая была запущена Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) в 2009 году и в настоящее время перемещается вокруг Земли со скоростью около 8 км/с.

ADRAS-J оснащён несколькими мощными камерами и лазерными дальномерами, которые позволят точно определить положение и движение космического мусора и безопасно приблизиться к ним. Однако убирать фрагменты мусора спутник не будет, он лишь отработает технологию точного сближения. Но компания уже разрабатывает и систему для очистки орбиты.

Astroscale Japan занимается разработкой технологии удаления космического мусора, включая останки ракет и спутников, срок эксплуатации которых истёк. В будущем компания планирует разработать технологию захвата обломков космического мусора с помощью роботизированной руки и отправки их в атмосферу Земли, где они сгорят.

«Проблема космического мусора — это неотложная проблема. Мы надеемся, что эта техническая демонстрация приблизит нас к её решению», — заявил Эйджиро Атараси (Eijiro Atarashi), руководитель проекта в Astroscale Japan.

Японская Astroscale, уже имеющая в портфолио решения для очистки околоземного пространства от космического мусора, представила аппарат ELSA-m, способный в рамках одной миссии свести с орбиты сразу несколько отработавших своё спутников. Аппарат сможет маневрировать на орбите и отправлять в земную атмосферу нерабочие спутники один за другим.

Спутник серии ELSA. Источник изображения: Astroscale

Проблема множащегося космического мусора становится всё актуальнее для аэрокосмической отрасли и астрономов, а существующие или ещё планирующиеся к выводу группировки спутников связи, предназначенные для низких околоземных орбит, — Starlink, OneWeb, Amazon Kuiper и др. — только добавляют проблем, поскольку число аппаратов в них исчисляется тысячами. Хотя многие из подобных спутников конструируются с расчётом на самостоятельный уход с орбиты по окончании жизненного цикла, делать это способны не все, поэтому и могут приходиться космические уборщики вроде ELSA-m.

Аппарат ELSA-m предназначен для захвата и свода с орбиты списанных спутников. Согласно видео разработчиков, в космосе имеется более 2200 нефункционирующих спутников и зарегистрировано более 630 случаев орбитальных столкновений, ответственных за появление обломков на орбите. Ещё в 2021 году Astroscale вывела в космос «тягач» предыдущего поколения — ELSA-d и успешно многократно продемонстрировала возможность магнитного захвата. Несколькими месяцами спустя компания сообщила, что прекратила операции после регистрации «аномального состояния космического аппарата».

В новом видео Astroscale демонстрируется процесс очистки околоземного пространства от космического мусора с помощью ELSA-m. Сначала аппарат проводит визуальную инспекцию цели перед приближением и стыковкой. После стыковки ELSA-m использует двигатели для перевода захваченного спутника на более низкую орбиту, облегчая падение в атмосферу с последующей дезинтеграцией. Как только захваченный спутник направлен на «разрушительный» курс, сам ESLA-m отстыковывается и выдвигается на новую орбиту для поиска следующей цели.