NASA将在国际空间站为模拟卫星填注燃料

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  很多人也许并不知道,目前国际先进技术已经实现了在轨维修卫星,而且还将实现为在轨卫星填注燃料。最好的例子就是美国的哈勃空间望远镜,经过维修,“哈勃”的寿命延长了5年。而这一切要归功于航天飞机。目前,美国航宇局戈达德空间中心的工程师们正在开发一种在轨试验台,利用从哈勃空间望远镜维修任务获得的经验,来验证卫星燃料补给的技术。
  2010年3月24日~26日,在由美国航宇局的戈达德空间中心发起、马里兰大学主办的工作会上,与会政府代表和工业代表称,目前已经具备航天员和机器人在轨为卫星填注燃料所需的技术与工具,所欠缺的是政府高层对这种能力的认可,以及使商家从中获益的业务模式。
  这次工作会可以看作是美国航宇局将要验证航天员与机器人实施卫星维修、燃料填注等一系列工作的前奏。美国航宇局正在研究在轨卫星服务的可行性与成本。预计9月份会有一项提案提交美国国会。
  
  在国际空间站为模拟卫星填注燃料
  
  按照美国航宇局的计划,未来6~12个月内,将在国际空间站演示验证在轨卫星燃料再填注技术。
  在国际空间站外部有一个试验用的平台,称为快速后勤舱,研究人员将使用螺丝将模拟卫星固定在快速后勤舱上。这颗试验用的模拟卫星虽然仅仅具备一颗真实卫星的下半部分,但它是完全封闭的,和地球同步轨道或低地球轨道内的卫星一样。试验时,由地面技术人员直接操纵国际空间站上的机械臂,切割开模拟卫星的绝缘层,打开它的燃料泵,将卫星燃料箱注满,以此来延长卫星的工作寿命。
  这次试验的根本目的是要证实:不用提前对卫星进行专门的燃料再填注设计,就能实现在轨燃料填注。整个试验过程由地面技术人员直接操纵,空间站上的成员不会参与。
  试验结束后,美国航宇局还准备演示验证自动填注操作。这项验证很重要,如果验证成功,就意味着对运行在地球上空14000千米地球同步轨道内的卫星,也能进行燃料再填注和卫星维修。
  美国的在轨燃料填注技术
  本次在国际空间站演示在轨卫星燃料填注技术,是美国多年辛勤探索在轨燃料填注能力的一个里程碑式活动。
  
  编队飞行的SPHERES微卫星
  
  SPHERES(同步位置保持、连通与再定向试验卫星)微卫星直径0.2米、重4.4千克,由美国麻省理工大学航天系统实验室研发,2006年4月24日,俄罗斯“进步”号货运飞船将第一批SPHERES微卫星送到国际空间站上,5月18日,航天员们进行了第一轮操作试验。SPHERES项目包括一些排球大小的卫星,它们漂浮在太空,同时保持精确位置。一群这样漂浮在太空的卫星,可以组成一个庞大的空间望远镜,寻找其它恒星附近的行星。科学家们预想,利用SPHERES卫星的后代作为智能机器人,协同从事建造项目、修理损伤的航天器、为其它卫星填注燃料,或构成其它太空系统。
  
  轨道快车
  
  2007年3月,美国轨道快车两颗样星发射升空,开始了为期4个月的自主交会和停靠能力验证试验。该计划的目的是验证卫星交汇、捕获、停靠、维修以及燃料填注等空间技术,为美国未来空间能力的关键技术提供支撑,在今后几十年内替代航天员实施空间操作。
  “轨道快车”系统的两颗卫星分别是波音公司建造的“自主空间转移及机器人轨道器”(ASTRO),负责维修;另一颗是鲍尔宇航公司下一代耐用卫星(NEXTSat),接受维修。4月1日,将ASTRo推进剂箱中的肼燃料传输给NextSat(利用压力传输系统传送了14.5千克,利用传送泵系统传送了872千克),接着,ASTRO又利用机械手向NEXTSat传送一个重24千克的电池并将其成功安装到NEXTSat能源系统中。这些试验还需要依靠地面命令,不过在以后的计划中,将会增加机器人执行任务的自主性。
  
  轨道推进剂仓库
  
  除了试验在轨燃料填注的直接技术,美国联合发射联盟公司在研的轨道推进剂仓库方案,则是为这种奇思妙想做更为基础的准备工作。轨道推进剂仓库方案的设想,最初可能是从火箭上面级段演化而来。如果可以在轨填注燃料,航天器发射时就不用携带全部推进剂,而是在发射后与轨道推进剂仓库交会,为燃料箱加油。这样,节省下来的推力可以发射质量更大的航天器,或是增加有效载荷数量;或者使用更小、成本更低的运载火箭发射同样规格的有效载荷。为现有航天器重新加注燃料,可以在其它条件不变的情况下,延长其使用寿命。德国、加拿大的在轨燃料填注技术
  其实,不只美国关注在轨燃料填注技术。德国、加拿大的有关机构也在研究相关技术。2010年2月,德国航天局与OBH技术公司签署合同,后者作为主承包商将负责德国轨道服务任务的详细设计工作,包括使用机器人技术维修卫星,对卫星进行燃料再填注,使卫星脱离轨道。
  加拿大的麦克唐纳·戴特威尔公司正准备启动一项为期3年的任务,将2000千克燃料送人正在地球同步轨道运行的卫星。公司没有公布这项工作的用户。
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