一般衛(wèi)星在軌運(yùn)行出現(xiàn)故障,是不可能更換和維修的,因為維修的成本太高。 不過,對于一些價值較高的低軌道衛(wèi)星進(jìn)行在軌維修還是合算的。 比如,美國的航天飛機(jī)可以把出現(xiàn)故障的衛(wèi)星抓回,在航天飛機(jī)敞開的貨艙中就地修理,然再送出去繼續(xù)工作,或者由航天員出艙修理衛(wèi)星;如果故障比較嚴(yán)重,不能就地解決,航天飛機(jī)還可以把故障衛(wèi)星帶回地面進(jìn)行大修,然后再發(fā)射上天。 美國航天員已5次乘航天飛機(jī)在太空維修“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡,使它益壽延年,煥發(fā)新的活力。 1984年11月,發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)曾經(jīng)回收過兩顆出現(xiàn)故障的通信衛(wèi)星,它們是“西聯(lián)星6號”和“帕拉帕B2號”。這兩顆通信衛(wèi)星被運(yùn)回地面進(jìn)行修理。其中,“西聯(lián)星6號”修好之后,改名為“亞洲1號”通信衛(wèi)星,并于1990年4月由中國運(yùn)載火箭長征3號重新發(fā)射入軌。 軌道ATK公司曾稱,美國國防部表示出對于該公司的在軌衛(wèi)星延壽飛船的興趣,希望其不僅服務(wù)于商業(yè)航天器,也能為軍用航天器服務(wù)。 湯姆·威爾遜是軌道ATK公司新組建的全資子公司太空后勤支持公司的總裁,他說美國國防部人員對公司的業(yè)務(wù)很感興趣,但是從感興趣到訂立合同往往需要相當(dāng)長的時間。 軌道ATK公司在太空基金會的年度太空討論會上宣布,作為通信衛(wèi)星服務(wù)提供商的國際通信衛(wèi)星組織是該公司新型衛(wèi)星延壽服務(wù)的第一個客戶。 在軌維修服務(wù)就是一項通過對在軌的衛(wèi)星和航天器,所使用的一種延長壽命的一種維修方式,根據(jù)發(fā)國空間中心的介紹,他們對于衛(wèi)星發(fā)展商的要求就是通過讓航天器進(jìn)行脫軌,再通過25年的時間在進(jìn)入預(yù)定的地球大氣層,利用大氣層來燒毀。 但是開發(fā)商發(fā)現(xiàn)與其讓其燒毀還不如在多年的時間內(nèi),想出更好方式修復(fù)衛(wèi)星,讓其恢復(fù)作業(yè),再通過大量的捕捉網(wǎng)將其拉進(jìn)地球上。 不少網(wǎng)友就認(rèn)為這一項可行的設(shè)想,遠(yuǎn)比垂直打擊的方式更加環(huán)保,如今的太空垃圾以每年百分之五十的速度在增加,與其打擊,還不如使用這種方式來完成對退休衛(wèi)星的處理。 但是還有一些網(wǎng)友就認(rèn)為:這樣的設(shè)想不可行,畢竟是再次維修,那就必定還要發(fā)展新的太空船,這個太空船本身就會產(chǎn)生垃圾,這個過程里面就產(chǎn)生了新的太空垃圾。 據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,目前,在軌服務(wù)已經(jīng)成為新興航天企業(yè)眼中的玫瑰,其主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括在太空維修衛(wèi)星以及太空垃圾清除等,這些企業(yè)正在變身為“醫(yī)生”和“清理工”。 01 什么是在軌服務(wù) 空間服務(wù)與操控的智能化技術(shù)內(nèi)涵表現(xiàn)在: 能夠在空間環(huán)境下利用智能的方法感知被操作對象的物理特征、識別對象的運(yùn)動學(xué)/動力學(xué)特性參數(shù)、實現(xiàn)對任務(wù)的自主決策和規(guī)劃,并自主完成在軌服務(wù)與維護(hù)任務(wù),在復(fù)雜空間環(huán)境下具備多機(jī)構(gòu)、多控制策略、多飛行器的自主協(xié)同操控能力。 在軌服務(wù)是指在空間為有人或無人的航天器提供服務(wù),包括航天器部件的修理、更換,航天器的搬遷或液體傳輸,指出在軌服務(wù)已經(jīng)引起了越來越多的關(guān)注,并且正在成為航天器技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一。 02 在軌服務(wù)變身成衛(wèi)星“醫(yī)生” 想象一下,成千上萬架耗盡了燃料的飛機(jī)被遺棄在機(jī)場停機(jī)坪上的場景,而數(shù)十年來,繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星與日俱增,上述情景也正在太空上演。 在耗盡燃料后,衛(wèi)星無法再維持精準(zhǔn)的軌道,如此一來,即便它們的硬件仍然完好無損,也失去了使用價值。 全球主要的航空航天和國防工業(yè)大公司 —— 勞拉空間系統(tǒng)公司(SSL)負(fù)責(zé)太空基礎(chǔ)設(shè)施和民用太空事務(wù)的副總裁阿爾·塔德羅斯本月在華盛頓舉行的一次會議上說:“這實際上相當(dāng)于白白扔掉了數(shù)以億計的資金。” 與會人士均為在軌服務(wù)這一新興領(lǐng)域的主要“玩家”。 近年來,新興航天企業(yè)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),它們試圖延長衛(wèi)星的壽命,因為預(yù)感到許多客戶會發(fā)現(xiàn)這比重新發(fā)射衛(wèi)星更劃算。為此,這些公司各出奇招。 作為其地球同步衛(wèi)星機(jī)器人維修(RSGS)計劃的一部分,SSL公司將于2021年發(fā)射一款飛行器。這一飛行器能在距地球約3.6萬公里的靜止軌道(這一區(qū)域目前約有500顆運(yùn)行中的衛(wèi)星,大多數(shù)應(yīng)用于電信領(lǐng)域)上維修二三十顆衛(wèi)星。 SSL的無人飛行器將能夠貼近衛(wèi)星實施檢查,補(bǔ)充燃料,甚至可以進(jìn)行維修或更換零部件,然后將其重新送回正確的軌道。 塔德羅斯說:“從經(jīng)濟(jì)的角度講,這是一個非常大的機(jī)會。” 運(yùn)營著50顆地球同步衛(wèi)星的電信巨頭國際電信衛(wèi)星組織(Intelsat)則選擇了另一種方案。 該公司與美國諾斯洛普—格魯曼公司旗下航天后勤公司(Space Logistics)就一款名為“使命延伸車”(MEV)的在軌機(jī)器人簽署了一項合同,據(jù)航天后勤公司副總裁肯·李介紹,MEV是一種很像“拖車”的“非常簡單的系統(tǒng)”。這種航天器將在2019年發(fā)射升空,它能附著在一顆出現(xiàn)故障的衛(wèi)星上,讓其重歸正確軌道并保持在軌飛行。 013 在軌服務(wù)還有助于紓解太空垃圾 在軌服務(wù)還有助于紓解太空垃圾日益增加這一棘手問題。 在美國軍方統(tǒng)計的2.3萬個太空物體中,只有1900顆是正常運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星,其余物體以大約每小時2萬—3萬公里的速度移動,其中包括近3000顆停運(yùn)的衛(wèi)星、2000塊火箭殘?。ㄈ缁鸺牡诙墸?,以及成千上萬塊碎片。如果它們與人造衛(wèi)星相撞,會使衛(wèi)星發(fā)生故障甚至造成致命打擊。 目前還沒有找到針對小規(guī)模太空垃圾的短期解決辦法,不過一些公司希望能夠?qū)⑹l(wèi)星移出軌道。 法國國家太空研究中心(CNES)負(fù)責(zé)太空安全事務(wù)的洛朗·弗朗西猶表示,自2008年以來,法國一直要求衛(wèi)星運(yùn)營商采取措施,通過編程讓其航天器重新進(jìn)入地球大氣層并燒毀,從而實現(xiàn)“脫軌”。 至于在靜止軌道運(yùn)行的衛(wèi)星,它們的壽命終結(jié)方式是:前往距地球300公里以外的“墓地軌道”。弗朗西猶說:“我們正試圖(在其他國家)倡導(dǎo)這些原則。” 一家于2013年成立、總部設(shè)在新加坡的日本衛(wèi)星初創(chuàng)企業(yè)Astroscale則正在研發(fā)一種能靠近和捕獲太空碎片與破損衛(wèi)星的系統(tǒng)。雖然尚沒有任何客戶,但該公司運(yùn)營總監(jiān)克里斯·布萊克比預(yù)計,這項業(yè)務(wù)將“非??尚小?,并計劃在2020年進(jìn)行試發(fā)射活動。 今年10月31日,Astroscale公司宣布籌集了5000萬美元的D輪融資,使其累計的融資總額達(dá)到了1.02億美元,也凸顯了各方對太空垃圾問題的關(guān)注。 而空中客車公司計劃于2023年建造未來的“空間拖船”,目的是捕獲老舊衛(wèi)星,并將其推至距地球200公里的高度以燒毀。 太空垃圾問題只會越來越嚴(yán)重。據(jù)美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),太空中的衛(wèi)星數(shù)量在5年內(nèi)增加了50%,而且還在持續(xù)增加。 與此同時,關(guān)于有必要采取更好的舉措管控太空交通狀況從而避免意外事件并管控未來沖突的爭論正在美國發(fā)酵。國防部高級研究計劃局(DARPA)戰(zhàn)術(shù)處主任弗雷德·肯尼迪說: “我們不想看到像蠻荒西部那樣的狀態(tài)。” 目前,全球范圍內(nèi)已經(jīng)有數(shù)家類似Astroscale的公司成立,包括提供宇宙碎片數(shù)據(jù)防止其在近地軌道發(fā)生碰撞的美國初創(chuàng)企業(yè)LeoLabs等。 據(jù)該公司官方消息,其位于得克薩斯州的雷達(dá)現(xiàn)已投入運(yùn)營,能基于近地軌道衛(wèi)星以及太空碎片提供高分辨率軌道數(shù)據(jù),這將提高其相控陣?yán)走_(dá)技術(shù),每小時可追蹤宇宙碎片的數(shù)量達(dá)1500塊。 對于這些公司未來的發(fā)展,普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為,與美國國家航空航天局(NASA)等政府部門的合作、積極參與到官方的太空垃圾清除項目中或是最佳選擇。
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