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在轨服务:航天领域新市场

发布日期:2018年11月30日 来源 : 科技日报 字体: 【大】【中】【小】

修复停运卫星 清除太空垃圾
在轨服务:航天领域新市场


  
  据设想,SSL的无人飞行器将能够贴近卫星实施检查,补充燃料,甚至可以进行维修或更换零部件,然后将其重新送回正确的轨道。如能对卫星进行维修,每年的卫星发射成本将会大大降低。因为这样可以延长卫星寿命,减少购买和发射新的卫星。
  
  欧洲空间局(ESA)公布的近地轨道区域的太空垃圾合成图片。
   
  登陆火星、重返月球、商业太空旅游、火箭回收……航天领域俨然已成市场“网红”,各路英雄你方唱罢我登场,上演了一幕幕精彩“大戏”。但喧嚣与骚动间,有一片羞答答的“玫瑰”正静静开放,吸引了一批有心人去采摘,那就是在轨服务。
   
  据美国物理学家组织网近日报道,目前,在轨服务已经成为新兴航天企业眼中的玫瑰,其主要业务领域包括在太空维修卫星以及太空垃圾清除等,这些企业正在变身为“医生”和“清理工”。
   
  卫星“医生”
   
  想象一下,成千上万架耗尽了燃料的飞机被遗弃在机场停机坪上的场景,而数十年来,绕地球运行的卫星与日俱增,上述情景也正在太空上演。
   
  在耗尽燃料后,卫星无法再维持精准的轨道,如此一来,即便它们的硬件仍然完好无损,也失去了使用价值。
   
  全球主要的航空航天和国防工业大公司——劳拉空间系统公司(SSL)负责太空基础设施和民用太空事务的副总裁阿尔·塔德罗斯本月在华盛顿举行的一次会议上说:“这实际上相当于白白扔掉了数以亿计的资金。”
   
  与会人士均为在轨服务这一新兴领域的主要“玩家”。
   
  近年来,新兴航天企业如雨后春笋般不断涌现,它们试图延长卫星的寿命,因为预感到许多客户会发现这比重新发射卫星更划算。为此,这些公司各出奇招。
   
  作为其地球同步卫星机器人维修(RSGS)计划的一部分,SSL公司将于2021年发射一款飞行器。这一飞行器能在距地球约3.6万公里的静止轨道(这一区域目前约有500颗运行中的卫星,大多数应用于电信领域)上维修二三十颗卫星。
   
  SSL的无人飞行器将能够贴近卫星实施检查,补充燃料,甚至可以进行维修或更换零部件,然后将其重新送回正确的轨道。
   
  塔德罗斯说:“从经济的角度讲,这是一个非常大的机会。”
   
  运营着50颗地球同步卫星的电信巨头国际电信卫星组织(Intelsat)则选择了另一种方案。该公司与美国诺斯洛普—格鲁曼公司旗下航天后勤公司(Space Logistics)就一款名为“使命延伸车”(MEV)的在轨机器人签署了一项合同,据航天后勤公司副总裁肯·李介绍,MEV是一种很像“拖车”的“非常简单的系统”。这种航天器将在2019年发射升空,它能附着在一颗出现故障的卫星上,让其重归正确轨道并保持在轨飞行。
   
  太空“清洁工”
   
  在轨服务还有助于纾解太空垃圾日益增加这一棘手问题。在美国军方统计的2.3万个太空物体中,只有1900颗是正常运转的卫星,其余物体以大约每小时2万—3万公里的速度移动,其中包括近3000颗停运的卫星、2000块火箭残骸(如火箭的第二级),以及成千上万块碎片。如果它们与人造卫星相撞,会使卫星发生故障甚至造成致命打击。
   
  目前还没有找到针对小规模太空垃圾的短期解决办法,不过一些公司希望能够将失效卫星移出轨道。
   
  法国国家太空研究中心(CNES)负责太空安全事务的洛朗·弗朗西犹表示,自2008年以来,法国一直要求卫星运营商采取措施,通过编程让其航天器重新进入地球大气层并烧毁,从而实现“脱轨”。至于在静止轨道运行的卫星,它们的寿命终结方式是:前往距地球300公里以外的“墓地轨道”。弗朗西犹说:“我们正试图(在其他国家)倡导这些原则。”
   
  一家于2013年成立、总部设在新加坡的日本卫星初创企业Astroscale则正在研发一种能靠近和捕获太空碎片与破损卫星的系统。虽然尚没有任何客户,但该公司运营总监克里斯·布莱克比预计,这项业务将“非常可行”,并计划在2020年进行试发射活动。
   
  今年10月31日,Astroscale公司宣布筹集了5000万美元的D轮融资,使其累计的融资总额达到了1.02亿美元,也凸显了各方对太空垃圾问题的关注。
   
  而空中客车公司计划于2023年建造未来的“空间拖船”,目的是捕获老旧卫星,并将其推至距地球200公里的高度以烧毁。
   
  太空垃圾问题只会越来越严重。据美国卫星工业协会的数据,太空中的卫星数量在5年内增加了50%,而且还在持续增加。与此同时,关于有必要采取更好的举措管控太空交通状况从而避免意外事件并管控未来冲突的争论正在美国发酵。国防部高级研究计划局(DARPA)战术处主任弗雷德·肯尼迪说:“我们不想看到像蛮荒西部那样的状态。”
   
  目前,全球范围内已经有数家类似Astroscale的公司成立,包括提供宇宙碎片数据防止其在近地轨道发生碰撞的美国初创企业LeoLabs等。据该公司官方消息,其位于得克萨斯州的雷达现已投入运营,能基于近地轨道卫星以及太空碎片提供高分辨率轨道数据,这将提高其相控阵雷达技术,每小时可追踪宇宙碎片的数量达1500块。
  
  对于这些公司未来的发展,普遍的观点认为,与美国国家航空航天局(NASA)等政府部门的合作、积极参与到官方的太空垃圾清除项目中或是最佳选择。

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