Можно ли заправить космический телескоп Джеймса Уэбба?

Теоретически возможно, но не планируется.

Дозаправка в смысле замены израсходованного топлива в двигательной установке возможна теоретически. Этот ответ дает хорошую схему двигательной установки, и, согласно легенде, по крайней мере, есть клапан для заполнения топливных баков. Предположительно, вы могли бы «дозаправиться» снова, как только закончится топливо.

Однако это было бы крайне сложно и опасно: сомневаюсь, что риски астронавта, работающего с гидразином в космосе, будут приемлемыми, поэтому этим должен заниматься робот. Для этого потребуется очень продвинутый робот, и я не думаю, что у нас еще есть такая технология. Я сомневаюсь, что такая миссия была бы осуществима с доступными технологиями и бюджетом.

В какой-то момент было решено добавить в JWST специальное стыковочное кольцо именно для этой цели, но я не могу подтвердить, существует ли еще это стыковочное кольцо:

НАСА добавляет стыковочное кольцо к космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) на тот случай, если для завершения развертывания многомиллиардной орбитальной обсерватории потребуется визит астронавтов на борту будущего исследовательского корабля Orion Crew Exploration Vehicle.

(из: НАСА добавляет возможность стыковки для следующей космической обсерватории , space.com, 2007 г.)

Однако интерфейсное кольцо ракеты-носителя, которое соединяет JWST с ракетой-носителем Ariane 5, потенциально может использоваться в качестве альтернативы стыковке автономного космического корабля для обеспечения ориентации и управления орбитой:

По словам Скотта Уиллоуби, руководителя программы JWST в Northrop Grumman Aerospace Systems в Редондо-Бич, Калифорния, предпринимаются скромные усилия, чтобы сделать JWST «пригодным к эксплуатации», как Хаббл. Аэрокосмическая фирма является генеральным подрядчиком НАСА по разработке и интеграции JWST, и ей было поручено обеспечить «кольцо интерфейса ракеты-носителя» на телескопе, которое можно было бы «схватить чем-то», будь то астронавт или дистанционно управляемый робот, говорит Уиллоуби. Если бы космический корабль был отправлен на L2 для стыковки с JWST, он мог бы попытаться отремонтировать его или, если обсерватория хорошо функционирует, просто долить его топливный бак, чтобы продлить срок его службы.

(из: Космический телескоп Джеймса Уэбба «слишком велик, чтобы выйти из строя?» , журнал Scientific American, 2017 г.)

В любом случае, если космический корабль состыкуется с JWST, это потребует некоторой перенастройки программного обеспечения управления JWST, поскольку ему потребуется делегировать управление ориентацией пристыкованному космическому кораблю. В зависимости от того, как спроектировано управляющее программное обеспечение, это может быть тривиальным или очень сложным.

Частичный, своего рода ответ, в дополнение к вышеизложенному:

В: Можно ли заправить космический телескоп Джеймса Уэбба топливом?

О: Это зависит от того, будут ли резервуары/сантехника/порты JWST доступны для робота. (еще не было времени искать это, но из того, что я видел, я думаю, что это нет ..)

(Кажется, у автобуса коническая ракетная основа, не состоит ли она из кольца Мармана, за которое будут цепляться будущие роботы-манипуляторы?)

ЕСЛИ это так, то... да-иш:

MEV компании Northrop Grumman — транспортные средства для расширения миссии — продемонстрировали способность физически захватывать и устанавливать жесткую стыковку с транспортным средством, которое ранее не было предназначено для стыковки с чем угодно. И при этом MEV может обеспечить удержание станции, управление ориентацией и маневрирование, если это необходимо.

https://news.northropgrumman.com/news/releases/northrop-grumman-and-intelsat-make-history-with-docking-of-second-mission-extension-vehicle-to-extend-life-of-satellite

Апрель 2021:

Успешная стыковка прокладывает путь для будущих услуг на орбите и продления жизни с помощью робототехники.

https://www.northropgrumman.com/space/space-logistics-services/

Mission Extension Vehicle-1 (MEV-1), первый в отрасли аппарат продления жизни спутников, 25 февраля 2020 года завершил свою первую стыковку с клиентским спутником Intelsat IS-901. MEV предназначен для стыковки с геостационарными спутниками, топливо которых почти истощен. После подключения к своему спутнику-клиенту MEV использует собственные двигатели и запас топлива, чтобы продлить срок службы спутника. Когда заказчику больше не нужны услуги MEV, космический корабль отстыкуется и перейдет к следующему клиентскому спутнику.

https://www.cnbc.com/2021/04/12/northrop-grumman-mev-2-spacecraft-services-intelsat-1002-.html

Космический корабль MEV-2, построенный компанией Northrop Grumman, успешно состыковался со спутником Intelsat IS-10-02, которому почти 18 лет. Ожидается, что этот шаг добавит спутнику еще пять лет жизни.

(Спутник Intelsat IS-10-02 при приближении MEV-2 для стыковки)

Текущие версии MEV и его аналоги в том, что они предназначены для работы LEO или EO. Полный контроль времени на таком расстоянии, как L2 для JWST, потребует немного другого и более автономного подхода, учитывая временные задержки на этом расстоянии.

Следующий шаг – заправка:

Возобновление испытаний роботизированной дозаправки спутников на космической станции, 2013 г.

Миссия по роботизированной дозаправке требует от Dextre, который находится в конце огромного робота-манипулятора Canadarm2 орбитальной лаборатории, выполнять имитационные задачи по дозаправке и ремонту на платформе размером со стиральную машину, прикрепленной к внешней части станции.

Цель эксперимента — продемонстрировать технологию, которая когда-нибудь сможет автоматически чинить и заправлять орбитальные спутники, тем самым продлевая их жизнь и потенциально экономя операторам спутников миллиарды долларов в долгосрочной перспективе. Такая работа может быть сложной, поскольку современные спутники, как правило, не предназначены для обслуживания.

Первые эксперименты с RRM начались в прошлом году (2012), когда диспетчеры на земле использовали двуручный Dextre, чтобы перерезать несколько проводов с минимальным зазором. По словам официальных лиц НАСА, последний этап деятельности будет более сложным и сложным, поскольку Декстр будет перерезать больше проводов, отвинчивать крышки и закачивать имитацию топлива.

https://www.space.com/19402-robotic-refueling-space-station-resumes.html

Orbit Fab демонстрирует технологию дозаправки спутников на космической станции, 2019 г.

Orbit Fab объявила 18 июня, что завершила испытания эксперимента под названием Furphy на МКС, демонстрирующего способность переносить воду между двумя испытательными стендами спутников. В конце испытаний вода была передана в собственный водопровод станции, впервые частный полезный груз снабжал станцию ​​​​водой таким образом.

Хотя:

Компания признала, что опережает рынок, поскольку систем дозаправки спутников еще не существует, а большинство спутников не предназначены для дозаправки на орбите.

https://spacenews.com/orbit-fab-to-test-refueling-technology-on-iss/

https://spacenews.com/orbit-fab-demonstrates-satellite-refueling-technology-on-iss/

Еще о РРМ:

Упс:

Роботизированная заправочная миссия 3 не может выполнить перекачку криогенного топлива

http://www.parabolicarc.com/2019/04/22/robotic-refueling-mission-3-perform-cryogenic-fuel-transfer/

RRM прочно закрепил за собой опыт демонстрации возможностей спутникового обслуживания и того, что обслуживание на орбите технологически готово к внедрению. RRM был запущен в июле 2011 года на борту последнего полета космического челнока и стал последней полезной нагрузкой, которую астронавт извлек из грузового отсека шаттла. Впоследствии он был установлен снаружи на экспресс-логистический носитель, построенный в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. RRM продемонстрировал и испытал инструменты, технологии и приемы, необходимые для роботизированной дозаправки и ремонта спутников в космосе, которые не предназначены для обслуживания.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasa-robotic-refueling-mission-departs-station

https://nexis.gsfc.nasa.gov/robotic_refueling_mission.html

Около десяти лет назад было создано Управление возможностей космического обслуживания для:

• Развитие технологий роботизированного обслуживания до такой степени, что Америка сможет регулярно обслуживать спутники, никогда не предназначенные для обслуживания,
• Позиционирование Америки как мирового лидера в области ремонта, технического обслуживания и установки спутников на орбите, а также
• Поддержка развития индустрии обслуживания космических аппаратов в США.

RRM, как показано здесь, был одним проектом, Argon был другим:

Система Argon состояла из камеры распознавания функций и программного обеспечения, разработанного для того, чтобы космический корабль будущего мог автоматически состыковываться с несотрудничающим космическим кораблем, после чего иметь возможность ремонтировать, дозаправлять или иным образом обслуживать его.

Во время испытаний датчики Argon записывают изображения цели космического корабля, когда она совершает заранее заданное движение.

Проект «Аргон» завершил интеграцию в ноябре 2011 г. и начал кампанию наземных испытаний, кульминацией которой станет сквозное моделирование операций сближения, сближения и захвата некооперативной цели космического корабля осенью 2012 г. Группа «Аргон» проведет серию все более изощренных демонстраций, ведущих к сквозному тесту. Две разные модели космического корабля GOES-12; геостационарный спутник, который является потенциальным кандидатом для дозаправки.

В конце 2011 года были проведены испытания, в ходе которых моделировались разделительные расстояния примерно от 90 до 1 метра, при этом цели располагались статически или с имитацией относительного движения с помощью мостового крана. Текущие испытания проводятся на объекте ssco в GSFC, где относительное движение между аргоном и целью моделируется с использованием роботизированных платформ движения.

Параллельно с испытательной кампанией в Аргоне ssco проводит программу разработки и испытаний для интеграции технологии робота-манипулятора с инструментом захвата кольца Маймана, который можно использовать для захвата целевого космического корабля в точке захвата. Эта разработка продолжается на объекте ssco и будет объединена с системой Argon в конце 2012 года для проведения сквозных некооперативных операций сближения и захвата демонстрации для потенциальной сервисной миссии.

• Примеры особенностей кооперативного космического корабля для обслуживания включают: механизм стыковки и приспособления для захвата.

• Примеры особенностей некооперативного космического корабля для обслуживания включают: кольца Мармана, отверстия под болты и сопла.

• Распознавание объектов Argon включало поиск визуальных реперных точек (опорных точек), силуэтов, краев, корреляции изображений из базы данных, углов и точек на несотрудничающем космическом корабле.

В общем, это возможно, и если не сейчас, то в ближайшем будущем, но это зависит от желания и стоимости.

За это время JWST вполне может быть заменен.

Кроме того, я знаю утверждение Людо о том, что это очень сложно сделать, особенно на таком расстоянии и с тактильной обратной связью или без нее. Я знал кого-то, кто пытался сделать это с помощью роботов, выполняющих операции на людях на разных континентах (от США до Австралии IIRC) — очень сложно.

Конечная заметка:

Это изображение говорит о том, что не существует кольца Мармана, за которое космический корабль-робот мог бы ухватиться, не повредив что-либо.

Обновление от января 2022 г. относительно упомянутой выше услуги поставщика услуг по дозаправке в космосе Orbit Fab:

https://astroscale.com/astroscale-us-and-orbit-fab-sign-first-on-orbit-satellite-fuel-sale-agreement/

Orbit Fab, поставщик услуг по дозаправке Gas Stations in Space™, и Astroscale US Inc., дочерняя компания Astroscale Holdings Inc. в США и лидер рынка в области обеспечения долгосрочной орбитальной устойчивости, сегодня объявили о коммерческом соглашении о дозаправке Astroscale Life Extension In-Orbit. (LEXI™) Сервисер на геостационарной орбите (GEO); LEXI — первый спутник, предназначенный для дозаправки.

В соответствии с условиями этого первоначального соглашения, топливный шаттл Orbit Fab GEO пополнит флот сервисеров LEXI компании Astroscale до 1000 кг ксенонового топлива.