Vệ tinh nhân tạo được sửa chữa trong không gian như thế nào?

Internet, vô số kênh truyền hình và đài phát thanh, GPS, quản lý không lưu, dự báo thời tiết … và đó mới chỉ là khởi đầu cho danh sách những lợi ích của vệ tinh nhân tạo trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. 

Sẽ không quá lời khi nói rằng cơ cấu của cuộc sống công nghiệp hóa, hiện đại có được chức năng hoàn hảo nhờ các vật thể nhân tạo khổng lồ quay quanh hành tinh cách hành tinh của chúng ta hàng trăm km. Điều này đủ để nói rằng vệ tinh nhân tạo cực kỳ quan trọng, ngay cả khi chúng ta coi chúng là điều hiển nhiên.

Kể từ khi phóng Sputnik 1, vệ tinh nhân tạo đầu tiên từng được chế tạo, hàng nghìn vệ tinh nhân tạo đã được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất. Trong số đó, vài trăm vệ tinh hiện đang hoạt động. Tuy nhiên, điều gì sẽ xảy ra khi có sự cố xảy ra với những vệ tinh đó? Điều gì sẽ xảy ra nếu một bộ phận nào đó gặp trục trặc có thể làm tê liệt toàn bộ vệ tinh? Những hư hỏng như vậy có thể sửa chữa được không? Và nếu vậy, làm thế nào nó có thể được thực hiện?

Vệ tinh không được thiết kế để sửa chữa trong tương lai 

Trước hết, các vệ tinh nhân tạo thường không được thiết kế để sửa chữa, tức là chúng thường không được thiết kế theo cách cho phép sửa chữa nếu có sự cố xảy ra trong không gian. Để đảm bảo rằng chúng không cần sửa chữa, các nhà sản xuất cân nhắc nhiều tình huống dự phòng nhất có thể khi thiết kế vệ tinh của họ. Ngay cả sau quá trình thiết kế đó, chúng vẫn được thử nghiệm trong nhiều điều kiện mô phỏng để xác minh sức mạnh và khả năng phục hồi của chúng trong môi trường không gian khắc nghiệt.

Ngay cả sau khi họ đã tạo ra được vệ tinh hoàn hảo (điều gần như là không thể), bước tiếp theo và quan trọng nhất là phóng vệ tinh vào quỹ đạo. Bước này trong quy trình đòi hỏi một cơ sở hạ tầng rộng lớn mà chỉ một số ít quốc gia mới có đủ khả năng chi trả. Như bạn có thể đã đoán, việc đưa vệ tinh vào quỹ đạo là một hoạt động rất tốn kém, vì vậy các kỹ sư cố gắng hết sức để đảm bảo quá trình chuyển đổi suôn sẻ từ Trái Đất vào không gian.

Sự cố vệ tinh xảy ra 

Tuy nhiên, mặc dù đã trải qua rất nhiều thử nghiệm, kiểm tra và biện pháp đối phó nhưng vệ tinh vẫn có thể xảy ra lỗi. Thực tế là trong số hàng ngàn vệ tinh nhân tạo trong không gian, chỉ có hàng trăm vệ tinh đang hoạt động. Trên thực tế, những vệ tinh đã hỏng và không thể hoạt động góp phần rất lớn vào việc gia tăng thứ gọi là “rác không gian”, đây là một điều rất tồi tệ.

Thỉnh thoảng, một số bộ phận của vệ tinh có thể gặp trục trặc, nhưng điều này không nhất thiết dẫn đến việc toàn bộ vệ tinh bị hỏng hoàn toàn. Một vệ tinh được duy trì hoạt động càng lâu càng tốt mà không có bộ phận nào bị trục trặc, cho đến khi nó trở nên hoàn toàn vô dụng. Vào thời điểm đó, nó chỉ đơn giản là bị bỏ rơi.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mọi vệ tinh nhân tạo đều chịu chung số phận nếu một trong các bộ phận của nó bị hư hỏng. Các vệ tinh như Kính thiên văn Hubble và Trạm vũ trụ quốc tế, có giá trị khoa học to lớn, sẽ được sửa chữa nếu chúng bị hư hỏng dưới bất kỳ hình thức nào. 

Lấy ISS làm ví dụ, nó thực sự là một phòng thí nghiệm không gian thường xuyên có một số phi hành gia và nhà nghiên cứu. Trong những trường hợp hiếm hoi gây hư hại cho các cấu trúc này, chúng không thể bị bỏ rơi. Vì vậy, các kỹ thuật viên và chuyên gia được cử vào vũ trụ trên các tàu con thoi khi những hư hỏng đó xảy ra. Những tàu con thoi này đến rất gần vệ tinh được đề cập, thực hiện thao tác lắp ghép vào không gian (gắn tàu con thoi với vệ tinh) và thực hiện các sửa chữa cần thiết.

Một số dự án liên quan đến sửa chữa, tiếp nhiên liệu và bảo trì vệ tinh đã và đang được tiến hành

Vivisat, liên doanh 50/50 giữa US Space và ATK, chuyên cung cấp các dịch vụ bảo vệ và kéo dài tuổi thọ vệ tinh trên quỹ đạo. Nó sử dụng phương tiện MEV hoặc Mission Extension kết nối với vệ tinh liên quan để phục vụ vệ tinh đó và cung cấp khả năng đẩy cũng như bổ sung độ cao của vệ tinh nếu cần. 

Phoenix, một dự án đang hoạt động thuộc DARPA, nhằm mục đích trình diễn và phát triển các hệ thống phân phối và kiến trúc lắp ráp vệ tinh mới. Về cơ bản, nó nhằm mục đích lắp ráp các vệ tinh trên quỹ đạo, cũng như loại bỏ các vệ tinh cũ để giảm rác thải không gian. 

Văn phòng Khả năng Phục vụ Vệ tinh của Trung tâm Bay Không gian Goddard của NASA đã phát triển một chương trình có tên RRM, chương trình này thậm chí đã được thử nghiệm trên ISS và đạt được thành công trong giai đoạn đầu. RRM là một cuộc trình diễn công nghệ nhiều giai đoạn của ISS hiện đang thử nghiệm một số công nghệ và công cụ nhất định để sửa chữa và tiếp nhiên liệu cho các vệ tinh trên quỹ đạo, đặc biệt là những vệ tinh không được phục vụ.

Nhiệm vụ này bao gồm một mô-đun RRM (về cơ bản là một hộp có các bảng hoạt động) và 4 công cụ RRM được xếp gọn. Dextre, robot hai tay của ISS được điều khiển từ xa từ Trái Đất, hoạt động như một kỹ thuật viên đi ra mô-đun RRM và thực hiện sửa chữa các vệ tinh bị hư hỏng bằng các công cụ RRM.

Tham khảo: Scienceabc