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卫星在轨修理技术呼之欲出

2020-08-26 17:26 中国航空报 中国航发 专栏

中国航空报讯:我们如何让一颗将死的卫星“起死回生”?答案可能是用另一颗卫星为其提供维修服务。

从第一颗人类人造卫星上天至今,全球发射的卫星数量在5000颗以上,其中多数已经不再正常运转。对待已经报废的卫星,一种方法是控制卫星用掉最后的燃料,在减速后进入大气层,在大气中燃尽,或有碎片最终洒在位于南太平洋的航天器公墓。

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而对于一些轨道高度上万千米的高轨卫星来说,其自身的燃料并不足以让其减速到再入大气层,这些卫星在结束任务后,会利用自身动力去到更高的墓地轨道,无所事事地飘荡,这一过程不能影响其他正常卫星的工作。

既然报废卫星已有后事安排,为什么还要“营救”它们?这是因为人造卫星的造价高昂,高轨的通信卫星更是如此,单是卫星本身的成本就常常达到数亿美元。因此如果能够延长卫星的使用寿命,带来的经济价值也是颇为可观的。

8月15日,一枚阿丽亚娜5号运载火箭在法属圭亚那航天中心发射升空,搭载其中的一颗名为MEV-2的服务卫星正准备前往高度约3.5万多千米的地球同步轨道,为一颗年老的通信卫星“续命”。

这颗名为“国际通信卫星”10-02的卫星,从2004年升空至今已经工作了16年,而原本设计使用寿命仅为13年。目前,这颗卫星尚能保持正常的通信工作能力,但在超长的服役时间里,有限的燃料已经成为卫星工作寿命的短板。常规情况下,这颗卫星将在燃料消耗殆尽之前,主动转移到墓地轨道,去安度晚年。

MEV-2给它带去一套新的动力系统和一箱满满的燃料。按照计划,MEV-2将经过多次变轨到达地球同步轨道,并在明年精准停靠在目标卫星的旁边并实施对接。

两颗卫星在距离地球3万多千米的轨道上,在高速飞行中进行对接,届时“国际通信卫星”10-02将短暂地暂停工作,MEV-2将借助传感器和预设好的捕捉程序,在20分钟内与目标卫星对接完成。

从本质上来说,对接完成后的MEV-2将会成为通信卫星的临时发动机和临时油箱。在预期5年的服务时间里,MEV-2将无时不刻地与通信卫星保持连接的状态,在需要变轨的时候充当动力系统,提供动力支持。如此一来,“国际通信卫星”10-02将能把自己的工作寿命再延长5年以上。

这已经不是“卫星加油”模式的首次尝试。开发这颗MEV-2卫星的是美国知名的军工厂商诺斯罗普·格鲁门公司。这颗卫星则是该公司在卫星救援领域的第二次发力。

去年诺格曾发射了首颗救援卫星MEV-1,并在今年2月成功在墓地轨道上与已经接近弃用的“国际通信卫星”901对接,最终将其拉回到地球同步轨道。“起死回生”的通信卫星在今年4月成功恢复了服务,这也开创了卫星在轨服务的先河。

根据此前报道,“国际通信卫星”购买诺格的卫星服务的费用将达到每年1300万美元,目前为止两个订单的年限均为5年。

而诺格凭借MEV-1和还在路上的MEV-2,则已经开发了一个此前从未成型的产业——卫星在轨维修,通过发送卫星的方式为已经在轨工作的卫星延长工作寿命。

未来这一类型的服务将有望帮助卫星公司节省大量资金,并减少卫星废弃之后带来的太空垃圾。

责任编辑:贾茹