پمپ بنزین فضایی

درواقع اگر همه سامانه‌های موجود در یک ماهواره به درستی کار کند، تنها تا وقتی که سوخت دارد می‌تواند ماموریت‌ خود را به درستی به انجام رساند. به محض تمام شدن سوخت، ماموریت آن نیز پایان یافته و با وجود صرف هزینه‌های زیاد برای ساخت و پرتاب، دیگر قابل استفاده نخواهد بود.

از نخستین روزهای حضور انسان در فضا، این مورد برای ماهواره‌ها و بسیاری از سایر تجهیزات فضایی اتفاق افتاده است، اما شاید بتوان با تعمیر و سوخت‌رسانی مجدد به ماهواره‌ها، عمری دوباره به آنها بخشید. البته این کار تنها در صورت وجود یک ایستگاه فضایی ویژه در مدار زمین برای تعمیر و سوخت‌رسانی به این تجهیزات امکانپذیر می‌شود. در صورت عملی شدن چنین ایده‌ای، هزینه ماموریت‌های فضایی بشدت کاهش خواهد یافت.

این ایده جذاب و البته نه‌چندان جدید، ناسا را به فکر طراحی و تولید تعمیرگاه‌های فضایی برای سرویس‌دهی و سوخت‌رسانی به ماهواره‌ها انداخته که با استفاده از فناوری رباتیک قادر است ماهواره‌ها را تعمیر و سوخت آنها را تامین کند.

پژوهشگران موسسه فضایی کندی در کنار همکاران خود در مرکز پرواز فضایی گادرد در حال کار روی پروژه‌ای هستند که امکان ساخت پمپ بنزین‌های فوق پیشرفته، ربات‌های مکانیک و نیز جرثقیل‌های فضایی برای جابه‌جایی ماهواره‌ها را فراهم می‌سازد.

این امکانات بویژه برای ماهواره‌های مخابراتی زمین ثابت بسیار کاربردی و سودمند خواهد بود. ماهواره‌های زمین ثابت، ماهواره‌های مخابراتی بسیار گران‌قیمتی هستند که به خاطر ارتفاع 36 هزار کیلومتر مدارشان، هزینه پرتاب و استقرارمداری آنها نیز هزاران میلیون تومان آب خورده است. این ماهواره‌ها از فناوری‌های بسیار پیشرفته‌ای بهره می‌برند و هزینه ساخت آنها بسیار بالاست.

عمر متوسط این نوع ماهواره‌ها 15 سال است که این محدودیت تنها به‌دلیل حجم سوخت موجود در مخازن آنهاست. هنگامی که سوخت آنها به پایان برسد دیگر کاربردی نخواهند داشت و به زباله‌ای خطرناک و صد البته مزاحم تبدیل خواهند شد. اگر یک مرکز فضایی برای سرویس و سوخت‌رسانی به این ماهواره‌ها وجود داشته باشد، عمر مفید آنها نیز می‌تواند تا چند برابر افزایش یافته و لذا تا مدت‌ها نیازی به ساخت ماهواره‌های مشابه و صرف هزینه‌های زیاد برای پرتاب و جایگزینی آن نخواهد بود.

با این که ایده قرار دادن تعمیرگاه‌هایی در مدار زمین چندان هم جدید نیست، اما تاکنون فعالیت خاصی برای عملی ساختن این ایده به انجام نرسیده است. البته مدتی است که ناسا و برخی شرکت‌های بخش خصوصی در حال تلاش برای طراحی فناوری‌های لازم برای شکل‌دهی به نخستین گاراژ فضایی برای ارائه سرویس و خدمات به ماهواره‌ها هستند.

شرکت‌های خصوصی زیادی به اجرای این طرح علاقه دارند و این موضوع به این دلیل است که این فناوری در آینده سود بسیاری را نصیب آنان خواهد کرد. در واقع آنچه در این میان اهمیت دارد قیمت تمام شده انجام تعمیرات روی ماهواره و سوخت‌رسانی به آن است. چنانچه هزینه تمام شده این عملیات به طور معقولی کمتر از هزینه ساخت ماهواره‌ای جدید و جایگزینی ماهواره قدیمی با آن باشد، بسیاری از کشورها تمایل خواهند داشت تا به جای صرف هزینه‌های کلان برای ساخت مجدد ماهواره، به شرکت‌های دارای فناوری تعمیر روی آورند.

یکی دیگر از مواردی که در ساخت تعمیرگاه‌های فضایی اهمیت دارد توانایی آنها در سرویس‌دهی به به انواع ماهواره‌هاست. از آنجا که ماهواره‌هایی با فناوری‌ها و شکل‌های مختلفی در مدار زمین وجود دارد و نمی‌توان برای هر یک از آنها یک تعمیرکار اختصاصی ساخت، طراحی نوعی تعمیرکار که بتواند از عهده کار با پیچیدگی‌های ماهواره‌های مختلف برآید، کلید موفقیت این پروژه خواهد بود.

شاید مهم‌ترین وظیفه تعمیرگاه‌های فضایی، سوخت‌رسانی به ماهواره‌ها باشد. در حال حاضر 200 ماهواره فعال در مدار زمین وجود دارد و هر ساله 15 ماهواره به خاطر اتمام سوخت عمرشان تمام می‌شود. اگر بتوان هر سال به این 15 ماهواره سوخت‌رسانی نمود، هزینه‌های فضایی برای بهره‌برداری از مدار زمین به شکل چشمگیری کاهش خواهد یافت. در حال حاضر به نظر می‌رسد در میان مراکز فعال برای عملی ساختن این ایده، ناسا از بهترین برنامه برای تعمیر ماهواره‌ها برخوردار است. پروژه‌ای که ماموریت سوخت‌رسانی مجدد رباتیک (Robotic Refueling Mission) یا به اختصار (RRM ) نامیده می‌شود در ایستگاه فضایی در حال گذراندن مراحل مقدماتی خود است. در واقع شاتل فضایی آتلانتیس در آخرین ماموریت خود این فناوری را به ایستگاه فضایی منتقل نمود.

پروژه «ماموریت سوخت‌رسانی مجدد رباتیک» توسط همان گروهی طراحی شده که تجهیزات مورد نیاز برای ماموریت‌های تعمیر هابل را طراحی کرده بودند. ماموریت سوخت‌رسانی مجدد رباتیک در بردارنده چهار ابزار مختلف برای بریدن و استفاده از سیم‌ها، باز کردن درپوش‌ها، باز کردن و بستن لوله‌ها و انتقال سوخت است. گام بعدی ناسا طراحی و تولید نوعی فناوری است که فناوری سطوح آمادگی فناوری TechnologyReadiness Levels یا به اختصار ‌(TRLS) نام دارد. این فناوری توانایی انجام تعمیراتی کاملا رباتیک بر روی ماهواره‌ها را در بر دارد. در نهایت ناسا امیدوار است تعمیرگاه‌های فضایی ایجاد کند که دارای بازوهای رباتیک و نیز مخزن سوخت بوده و به این ترتیب بتوان عمر مفید ماهواره‌های موجود در مدار زمین را افزایش داد.