En abril de 2007, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa demostró la capacidad de repostar combustible a un satélite en órbita: equipó una nave espacial con un brazo robótico, la acopló a otra nave espacial y transfirió casi 32 libras de hidracina a su tanque de combustible.

La misión, conocido como Orbital Express, estuvo lleno de novedades tecnológicas, según Fred Kennedy, quien dirigió el proyecto para DARPA.

Además de demostrar la primera operación de repostaje de combustible en el espacio, la misión estadounidense mostró la capacidad de utilizar sensores de seguimiento e imágenes para conectarse a un satélite receptor y realizar tareas de mantenimiento, como cambiar una batería o reemplazar una computadora de vuelo.

“El gran problema era la autonomía”, dijo Kennedy a C4ISRNET en una entrevista el 27 de febrero. "Pudimos mostrar una especie de enfoque de botón para acercarnos de cerca a una nave espacial y ofrecer una variedad de capacidades de servicio".

Pero cuatro meses después de que despegara, la Fuerza Aérea y la NASA (los socios de la misión de DARPA para el esfuerzo) desconectaron el programa.

El proyecto, concebido para apoyar un programa de radar espacial que fue cancelado incluso antes de que Orbital Express despegara, carecía de una aplicación de misión clara, según la Fuerza Aérea y la NASA.

El resultado no fue particularmente sorprendente para DARPA, cuyos proyectos a menudo exploran tecnologías adelantadas a su tiempo. Kennedy dijo que él y su equipo colgaron sus sombreros y asumieron que los conceptos de reabastecimiento de combustible y servicio que demostraron eventualmente resurgirían a medida que las agencias se dieran cuenta de su importancia.

"Creo que todos pensamos que tal vez habría una pequeña pausa", dijo Kennedy. "No creo que nadie esperara que se necesitaran 18 años para empezar a ver los frutos de esos éxitos".

Ahora, en respuesta a los llamados de los funcionarios del Comando Espacial de EE. UU. para equipar futuros satélites de concientización sobre el dominio espacial con tanques recargables. a finales de la década, la Fuerza Espacial está explorando la utilidad militar de las capacidades de reabastecimiento de combustible.

En 2020, la Fuerza Espacial identificó el servicio, la movilidad y la logística como competencias centrales. Desde entonces, el servicio ha elaborado amplios requisitos para el área de la misión. El año pasado, estableció una oficina dedicada al programa. Coordinar los esfuerzos de desarrollo a corto y largo plazo. así como trabajar con empresas para demostrar capacidades de reabastecimiento de combustible.

A medida que aumenta el impulso hacia la puesta en práctica de estos conceptos, funcionarios actuales y anteriores de la industria y la defensa dicen que debido a misiones pioneras como Orbital Express y los esfuerzos del sector comercial para aprovechar ese trabajo, el desafío actual no es necesariamente tecnológico. En cambio, la tarea de la Fuerza Espacial es definir tanto una visión clara para el uso militar de los servicios en órbita como su papel en la financiación y el establecimiento de los estándares que darán forma al mercado en el corto plazo.

Desde la perspectiva de Kennedy, que ahora dirige la empresa Dark Fission Space Systems que pretende abrir caminos en la propulsión térmica nuclear, el éxito dependerá en gran parte de que la Fuerza Espacial respalde su retórica con acciones.

"Las palabras son bonitas, pero realmente tenemos que ponernos en marcha", afirmó. "Creo que ya hemos esperado 18 años demasiado".

Operaciones espaciales dinámicas

El servicio en órbita se refiere a una amplia gama de capacidades destinadas a extender la vida útil de un satélite o cambiar la forma en que realiza una misión. Eso puede incluir reabastecimiento de combustible, pero también podría implicar mantenimiento, actualizaciones o proporcionar una fuente de propulsión secundaria.

Si bien la Fuerza Espacial comenzó a explorar más seriamente los servicios en órbita hace unos años, el verdadero impulso en esa dirección se produjo en 2022, cuando el Comando Espacial comenzó a reconocer que los satélites que utiliza para monitorear el entorno espacial estaban severamente limitados por la cantidad de combustible en sus tanques.

La misión de la Satélites del Programa de Conciencia Situacional Espacial Geosincrónica Básicamente, servirá como vigilancia vecinal en órbita geosincrónica, a unas 22,000 millas sobre la Tierra. Los satélites GSSAP hacen esto realizando lo que se conoce como operaciones de encuentro y proximidad, acercándose a otras naves espaciales -incluidas las operadas por adversarios estadounidenses- para observarlas y proporcionar datos sobre ellas.

Al igual que otros activos espaciales militares, los satélites se lanzaron con una cantidad limitada de combustible, lo que normalmente dicta cuánto tiempo pueden operar. Si bien eso puede ser apropiado para un GPS o satélite de comunicaciones que no necesita maniobrar para realizar su misión, el teniente general John Shaw, entonces subjefe del Comando Espacial, observó que estaba restringiendo la forma en que la Fuerza Espacial usa GSSAP y otros Sistemas de concienciación del dominio espacial.

En un caso, dijo Shaw a C4ISRNET, el Comando Espacial estaba hablando con operadores de GSSAP, pidiéndoles que priorizaran las observaciones de ciertos objetos y aplicaran diferentes maniobras para que a los propietarios de esos activos les resultara más difícil saber que se estaban acercando.

Los operadores respondieron, según Shaw, diciendo que los satélites no tenían suficiente combustible para realizar esas maniobras y aún siguen siendo útiles hasta el final de su vida útil.

Esa respuesta le preocupó. La conciencia del dominio espacial es clave para comprender las amenazas en el espacio, y las limitaciones de estos satélites impedían su capacidad para realizar libremente esa misión.

“Pensé: '¿Cuánto nos limita esto? ¿Cómo es que estamos aquí en un estado de impotencia aprendida en el que descartamos la capacidad de perseguir ciertos objetivos? ”, dijo Shaw, quien se retiró del Comando Espacial en octubre de 2023 y fue nombrado miembro del grupo asesor estratégico de Sierra Space en febrero. "Cuando empezamos a retirarlo, es bastante significativo".

Cuando comenzó a compartir su observación con otros en el Comando Espacial, Shaw dijo que las preocupaciones comenzaron a “crecer como una bola de nieve” y eventualmente se convirtieron en una visión de lo que él llama operaciones espaciales dinámicas. La nueva forma de operar implica satélites más maniobrables que pueden viajar más libremente para inspeccionar el entorno espacial o evitar amenazas adversas o desechos.

La visión de las operaciones espaciales dinámicas depende de la disponibilidad de tecnologías de servicios, movilidad y logística, como el reabastecimiento de combustible, razón por la cual el año pasado el Comando Espacial pidió a la Fuerza Espacial que implementara rápidamente esas capacidades.

La respuesta del servicio fue rápida y su nueva oficina de adquisiciones, dirigida por la Coronel Joyce Bulson, ha estado realizando ejercicios prácticos y planificando demostraciones para comprender mejor cómo la Fuerza Espacial puede satisfacer las necesidades de los operadores hoy y en el futuro.

Bulson había dicho recientemente a los periodistas que, mientras la Fuerza Espacial analiza la empresa de movilidad y logística, está tratando de aprovechar la tecnología comercial, así como las capacidades que actualmente se están desarrollando con la NASA y DARPA.

DARPA está trabajando con SpaceLogistics, una subsidiaria de Northrop Grumman, para construir una nave espacial para realizar reparaciones y actualizaciones de satélites a través de su Servicio robótico de satélites geosíncronos .

La NASA, en asociación con Maxar Technologies, estaba desarrollando un vehículo de fabricación y mantenimiento en órbita diseñado para realizar reparaciones de satélites. Sin embargo, la agencia canceló el programa de $2 mil millones el 1 de marzo debido a sobrecostos y cronogramas.

"Todas estas tecnologías y cosas que estamos analizando se basan en lo que otros ya han comenzado a hacer", dijo Bulson en una conferencia de prensa el 31 de enero en la Conferencia de Movilidad Espacial en Orlando, Florida. "No estamos tratando de duplicar los esfuerzos que se están haciendo".

Rigor analítico

La Fuerza Espacial está considerando realizar demostraciones de reabastecimiento de combustible en los próximos años para dar forma a sus planes en el futuro. El año pasado, el servicio otorgó a Astroscale US un contrato de 25.5 millones de dólares en septiembre para desarrollar una nave espacial de reabastecimiento de combustible. El objetivo es que el vehículo reposte combustible a un satélite en una demostración en 2026.

Como parte de ese esfuerzo, el servicio también está trabajando con la Unidad de Innovación de Defensa, el centro de tecnología comercial del Pentágono. El plan es que el vehículo de servicio orbital de Impulse Space, llamado Mira, albergue un depósito de combustible construido por Orbit Fab, con sede en Colorado. Luego, el depósito reabastecerá de combustible el vehículo de Astroscale a través de la interfaz de transferencia de fluidos de conexión rápida de Orbit Fab, que suministra gas a la nave espacial. También apoyará una demostración del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea llamada Tetra-5.

Más allá del reabastecimiento de combustible, la Fuerza Espacial también está interesada en otras tecnologías que puedan proporcionar propulsión adicional a los satélites, incluidos los jetpacks que pueden acoplarse a satélites con tanques de combustible agotados.

Mientras el equipo de adquisiciones planea demostraciones de reabastecimiento de combustible, el servicio está realizando análisis adicionales para comprender mejor cómo la capacidad contribuye a su papel en conflictos futuros. un nuevo Comando de futuros espaciales, cuyo objetivo es mejorar el rigor analítico del servicio, probablemente considerará el repostaje de combustible por satélite como uno de sus primeros conjuntos de misiones emergentes.

Doug Loverro, quien se desempeñó como subsecretario adjunto de defensa para política espacial de 2013 a 2017 y ahora es consultor independiente, dijo a C4ISRNET que es importante que la Fuerza Espacial estudie casos de uso para reabastecimiento de combustible antes de adoptar un programa formal.

"Hay mucha discusión, pero no hay muchos análisis que muestren cómo funcionaría esto", dijo. "No se ha realizado un análisis realmente bueno para mostrar en qué parte de la cadena operativa funcionaría esto, cuáles serían los requisitos y ese tipo de cosas".

Kennedy señaló que si bien el Comando Espacial ha expresado su opinión sobre la necesidad de algún tipo de capacidad de reabastecimiento de combustible para sus sistemas de conocimiento del dominio espacial, el servicio debería considerar qué otros satélites y misiones podrían beneficiarse de las capacidades de movilidad y logística. Esto incluye vehículos de transferencia, que están diseñados para mover naves espaciales a diferentes órbitas.

"Si lo único que dices es que quieres que GSSAP dure un poco más", dijo, "eso no parece una operación espacial dinámica".

“En mi opinión, se trata de acceso y de los efectos que puedes lograr una vez que llegas a todos los lugares a los que necesitas ir. Se necesita acceso a todos los regímenes”, añadió.

Demanda de señalización

Aunque la Fuerza Espacial está haciendo planes de adquisiciones y estableciendo una base analítica para sus esfuerzos de reabastecimiento de combustible, aún tiene que solicitar financiación para estos esfuerzos a través de su presentación presupuestaria anual. En cambio, ha dependido de los plus-ups del Congreso para pagar los servicios, la movilidad y las demostraciones de logística, así como los esfuerzos de creación de prototipos, incluidos 30 millones de dólares en el año fiscal 2023 que financiaron su contrato con Astroscale.

Bulson dijo que la Fuerza Espacial no tiene planes de invertir una gran cantidad de fondos en una capacidad de reabastecimiento de combustible de satélites del gobierno a medida. En lugar de ser el inquilino ancla, el servicio quiere seguir el ejemplo de las empresas comerciales en este ámbito.

"Estamos buscando aprovechar los servicios comerciales al máximo posible", dijo Bulson a los periodistas. "No buscamos una inversión gubernamental significativa para poner en práctica estas capacidades".

No confirmó si el servicio solicitará fondos para los esfuerzos de servicios espaciales en su presupuesto para el año fiscal 25, que se espera que se publique este mes.

Muchas de las empresas que desarrollan capacidades de reabastecimiento de combustible y otros sistemas de servicio dicen que, en el corto plazo, la Fuerza Espacial es el cliente más lógico porque todavía no existe un argumento comercial sólido para el reabastecimiento de combustible por satélite.

Erik Daehler, vicepresidente de sistemas y servicios orbitales de Sierra Space, dijo que es más probable que un satélite comercial sea desmantelado porque es necesario reponer sus cargas útiles que que se quede sin combustible.

Las empresas también han optado por lanzar naves espaciales más pequeñas, de menor costo y más desechables con misiones de menor duración a la órbita terrestre baja, a una altitud de aproximadamente 1,200 millas, reduciendo aún más la necesidad de servicios de reabastecimiento de combustible.

"Eso empieza a señalar que el gobierno de Estados Unidos es el principal inquilino ancla", dijo Daehler a C4ISRNET.

Si bien puede materializarse un caso de negocio comercial, algunas empresas dicen que el ejército debe desempeñar un papel más importante para ayudar a que el mercado naciente tome forma. Eso significa enviar una señal de demanda más fuerte. en forma de financiación consistente y requisitos claros.

Lauren Smith, que dirige los esfuerzos de reabastecimiento de combustible en el espacio de Northrop, dijo que el establecimiento por parte de la Fuerza Espacial de una oficina de programa dedicada al servicio, la movilidad y la logística es un paso positivo, pero no es suficiente.

"Verlo aparecer como una partida presupuestaria es de vital importancia para que esta tecnología progrese", dijo Smith a C4ISRNET. “Si los fondos no están ahí para satisfacer ese sentido de urgencia que estamos escuchando de ellos, en realidad es una cuestión de qué tan rápido necesitan que vayamos. Y eso ayudará a acelerar e impulsar las cosas hacia adelante”.

Añadió que si bien la Fuerza Espacial puede comunicar sus necesidades a través de líneas presupuestarias y de financiación, los requisitos claros del Comando de Sistemas Espaciales también ayudarían a las empresas a garantizar que los sistemas que están desarrollando satisfagan las necesidades militares únicas del servicio.

"Lo que se desea es minimizar el rediseño", dijo Smith. "Y entonces, si tenemos una comprensión clara desde el principio de qué es lo que buscan hacer, podemos ser más específicos y más eficientes".

estándares de interfaz

Las empresas también están pidiendo a la Fuerza Espacial que establezca estándares para los puertos o interfaces de reabastecimiento de combustible que necesitarán los futuros satélites.

El servicio ha trabajado con varias empresas para aprobar interfaces que podrían servir como estándares para esos satélites y en enero anunció la aprobación del Módulo de Reabastecimiento Pasivo de Northrop como una opción.

La Fuerza Espacial también está evaluando interfaces de otras compañías, incluida Orbit Fab, y Bulson dijo que el servicio quiere tener más diseños disponibles para un uso más amplio.

Daehler de Sierra Space dijo que establecer estándares comunes es importante para las empresas que están desarrollando capacidades de reabastecimiento de combustible y otros servicios, y quieren garantizar que las interfaces que utilizan sean compatibles.

Dijo que hay una urgencia particular para Sierra Space, que está diseñando el avión espacial Dream Chaser para la NASA y apunta a un lanzamiento en 2025 de una plataforma de demostración rápida separada.

"Sólo queremos un estándar que pueda adoptarse para que cuando lo adoptemos nosotros mismos, sepamos que será utilizable", dijo Daehler. "Y según nuestras necesidades estándar de reabastecimiento de combustible, debemos estar listos para el lanzamiento en 2025. Eso significa que un estándar debe estar disponible ahora mismo".

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