Japońska Agencja Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA) przyspieszyła realizację projektu Commercial Removal of Debris Demonstration (CRD2) Phase I. W ramach tego projektu satelita ADRAS-J wykonał zdjęcia „obiektu niekooperacyjnego” wykonując usługę „obserwacji przelotu”, która polega na skierowaniu kamery na docelowe śmieci, utrzymywaniu stałej odległości od nich i krążeniu wokół w celu uzyskania obrazów z różnych kierunków.
Cel niekooperacyjny odnosi się do obiektu kosmicznego, któremu brakuje pewnych cech i wyposażenia, takich jak funkcje kontroli położenia, możliwości komunikacyjne, odbiorniki GPS, reflektory laserowe, znaczniki przetwarzania obrazu i mechanizmy dokowania, które są niezbędne do ułatwienia podejścia lub przechwycenia przez inny statek kosmiczny. Brak tych elementów znacznie zwiększa wyzwania techniczne związane ze zbliżaniem się lub przechwyceniem takich celów, zwłaszcza w porównaniu z obiektami wyposażonymi w te cechy, takimi jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.
W dniach 15 i 16 lipca 2024 r. satelita ADRAS-J, obsługiwany przez Astroscale Japan Inc., pomyślnie przeprowadził „usługę obserwacji lotu” zgodnie z wymogami bezpieczeństwa ustalonymi przez JAXA (normy bezpieczeństwa JERG-2-026 dla misji serwisowych na orbicie). Norma ta określa podstawowe wymagania, które należy wziąć pod uwagę w przypadku satelitów serwisowych, aby uniknąć kolizji, które mogłyby doprowadzić do znacznego wytworzenia szczątków lub do tego, że satelita serwisowy sam stanie się szczątkiem podczas operacji obejmujących bliskie podejście, kontakt lub dokowanie z innymi satelitami i obiektami.
Zdjęcia śmiecia kosmicznego wykonane podczas „obserwacji przelotu” 16 lipca 2024 r. Kolejność zdjęć przebiega od lewego górnego rogu do prawego dolnego rogu. Na zdjęciach widać górny stopień H-IIA, który w 2009 r. wystrzelił satelitę Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT), znanego również jako Ibuki, H2A R/B, oznaczenie międzynarodowe: 2009-002J, numer katalogowy: 33500, dół zdjęcia przedstawia kierunek nadiru. Źródło: JAXA/Astroscale 2024.
Podczas realizacji tej misji odległość do obserwowanego śmiecia kosmicznego wynosiła około 50 metrów. Na wykonanych obrazach szczątki wydają się prawie nieruchome, a PAF jest skierowany w kierunku nadiru, podczas gdy ADRAS-J porusza się i wykonuje obrazy. Dzięki temu bliskemu podejściu można było zobaczyć całą powierzchnię obserwowanego kosmicznego śmiecia, a nie tylko jego boki, jak to się dzieje w obserwacjach wykonywanych ze stałego punktu.
PAF to skrót od Payload Attach Fitting (złącze mocowania ładunku). Struktura sekcji separacji satelity, która jest podstawą montażową łączącą pojazd startowy i satelitę. Ze względu na kształt i stabilność strukturalną jest uważana za docelową część przechwytywania w fazie drugiej projektu CRD2.
PAF górnego stopnia rakiety i jego otoczenia zostały jednoznacznie zidentyfikowane, mimo pozostawania przez 15 lat na orbicie. Elementy przypominające sznurki po obu stronach korpusu są prawdopodobnie taśmami ochronnymi powierzchni, widocznymi również na obrazach z operacji startu. Obserwacje te dostarczają kluczowych spostrzeżeń do projektowania i walidacji systemu przechwytywania dla nadchodzącej fazy II CRD2.
Kolejne zdjęcia śmiecia kosmicznego wykonane przez satelitę satelita ADRAS-J w dniu 15 lipca 2024 r. Źródło: JAXA
Obserwacje przelotu mają na celu uzyskanie wysokiej jakości obrazów i wystarczających danych, aby określić dynamikę, uszkodzenia i degradację długo orbitujących szczątków, co jest bardzo cenną informacją. Ma to na celu ułatwienie wykonywania precyzyjnych działań na orbicie, w tym usuwanie śmieci kosmicznych.
W przypadku wykonywania usług na orbicie konieczne jest kontrolowanie względnego położenia serwisanta, aby dotrzeć do określonej części celu z zamiarem przeprowadzenia obserwacji lub wykonania na nim jakiegoś zadania. Istnieje kilka wyzwań technicznych w osiągnięciu tego celu, które są szczególnie trudne w przypadku obiektów niekooperacyjnych. Zalicza się do nich szczegółowy kształt i odbicie powierzchni obiektu docelowego, które nie są znane z góry, zmieniającą się widoczność obiektu docelowego oraz wpływ światła odbitego od Ziemi, które zakłóca czujnik nawigacyjny (tzw. problem tła Ziemi w niekooperacyjnej nawigacji względnej). Jest to misja niezwykle wymagająca pod względem technicznym, ponieważ statek kosmiczny serwisanta musi pokonać te wyzwania w zakresie nawigacji względnej, jednocześnie uzyskując wysoce dokładną kontrolę względną sześciu stopni swobody.
Udane i bezpieczne zakończenie tej usługi przez ADRAS-J oznacza duży krok w kierunku pozyskania technologii usuwania śmieci w celu rozwiązania coraz poważniejszego problemu śmieci kosmicznych.
Więcej informacji: artykuł "CRD2 Phase I / ADRAS-J Update: Fly-Around Observation Images of Space Debris Released" (link).
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca śmieci kosmiczne krążące wokół Ziemi. Źródło: NASA
