Khoa Học Cuối Tuần: Tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo ngoại tầng cho các vệ tinh

Theo báo Bưu Điện Hoa Nam và các báo khác

 

Trung Quốc dường như đang chuẩn bị thực hiện sứ mệnh tiếp nhiên liệu từ vệ tinh sang vệ tinh mang tính lịch sử trên quỹ đạo cao, một bước tiến tiềm năng khiến Hoa Kỳ phải triển khai hai vệ tinh giám sát quân sự gần đó để theo dõi.
Vệ tinh Shijian-25 được phóng vào năm nay để thử nghiệm công nghệ tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo và mở rộng nhiệm vụ, và đã trôi về phía Shijian-21. Hai vệ tinh đã gần như đồng bộ quỹ đạo và đã sẵn sàng cho cuộc gặp gỡ và kết nối, theo dữ liệu theo dõi công khai từ trang web Space-Track.org của quân đội Hoa Kỳ.

Shijian-25 dự kiến ​​sẽ sử dụng cánh tay robot của mình để bám vào Shijian-21 và tiếp nhiên liệu cho nó. Shijian-21 đã sử dụng hết phần lớn nhiên liệu của mình vào năm 2022 trong khi kéo một vệ tinh dẫn đường BeiDou đã ngừng hoạt động vào quỹ đạo nghĩa địa cao hơn.

Tên lửa Long March-3B mang theo Shijian-25 phóng từ Trung tâm phóng vệ tinh Tây Xương ở tây nam Trung Quốc vào tháng 1. Ảnh: Xinhua

 
 

Trong khi đó, các vệ tinh giám sát USA 270 và USA 271 của Hoa Kỳ đã quan sát hai vệ tinh của Trung Quốc từ phía đông và phía tây sau khi thực hiện nhiều cuộc diễn tập vào tuần trước và đang ở vị trí có góc nhìn tối ưu đối với đối tượng. Jonathan McDowell, nhà thiên văn học và sử gia vũ trụ tại Harvard, cho biết hành vi của các vệ tinh Mỹ rất bất thường, “Theo như chúng tôi biết, việc quan sát tầm gần như thế này bằng các thiết bị không gian phối hợp của Hoa Kỳ là rất bất thường – điều này chưa từng được ghi nhận trước đây”, ông cho biết vào thứ Tư.

Được NASA đưa ra lần đầu tiên vào những năm 1960, công nghệ tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo được coi là rất quan trọng không chỉ để kéo dài tuổi thọ của vệ tinh và giảm chi phí vận hành mà còn để cải thiện tính bền vững lâu dài trong không gian bằng cách giảm thiểu rác thải trên quỹ đạo.

Năm 2007, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) đã thực hiện thành công sứ mệnh Orbital Express ở quỹ đạo Trái Đất tầm thấp, thực hiện ghép nối tự động và chuyển nhiên liệu đầu tiên giữa hai vệ tinh thử nghiệm được thiết kế đặc biệt. 

Việc tiếp nhiên liệu từ vệ tinh này sang vệ tinh khác – đặc biệt là giữa các tàu vũ trụ không người lái, bay tự do trên quỹ đạo cao – đòi hỏi phải có khả năng tự động hoàn toàn và đặt ra những thách thức kỹ thuật lớn.

Theo một bài báo được công bố trên tạp chí Aerospace Systems năm 2022, những thách thức của việc tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo bao gồm nhu cầu ghép nối chính xác và chuyển chất lỏng giữa các tàu vũ trụ không người lái trong điều kiện vi trọng lực. Nhiên liệu bay hơi – quá trình bay hơi dần dần của chất đẩy lỏng – và việc thiếu các giao diện tiếp nhiên liệu chuẩn hóa gây ra thêm nhiều phức tạp.

Trên thực tế, sau khi đã kết nối, tàu vũ trụ phục vụ sẽ kết nối với cổng tiếp nhiên liệu của mục tiêu – thường là sau khi tháo bỏ lớp phủ bảo vệ – và bơm nhiên liệu qua cánh tay rô-bốt, ống mềm và van chuyên dụng. Theo bài báo, quá trình này dựa vào hệ thống dẫn đường tự động, công cụ chính xác và hệ thống lưu trữ áp suất để chuyển nhiên liệu một cách an toàn trong không gian.

Nỗ lực tham vọng nhất của NASA nhằm chứng minh khả năng tiếp nhiên liệu cho vệ tinh là nhiệm vụ OSAM-1 (Bảo dưỡng, lắp ráp và sản xuất trên quỹ đạo 1), còn được gọi là Restore-L. Nhiệm vụ này nhằm mục đích tự động ghép nối với vệ tinh quan sát Trái Đất có tên Landsat 7 và tiếp nhiên liệu cho vệ tinh này bằng cánh tay rô-bốt và các công cụ chính xác, sau đó lắp ráp một ăng-ten liên lạc trong không gian.

Tuy nhiên, sau nhiều năm trì hoãn và vượt chi phí khiến ngân sách dự kiến ​​vượt quá 2 tỷ đô la Mỹ, năm ngoái NASA đã hủy bỏ OSAM-1 (tiếp nhiên liêu, bảo dưỡng  trên quỹ đạo) với lý do công nghệ chưa hoàn thiện và nhu cầu thương mại không rõ ràng.
Được xem 2 lần, bởi 2 Bạn Đọc trong ngày hôm nay