太空加油 卫星延寿之路？

<p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"> </p><p style="text-align: center; text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">图为国际空间站捕获飞船对自身进行补给。目前除极少数昂贵的航天器外，普通航天器尚不具备燃料补充功能</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>核心提示：</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">日前，据外媒报道，美国宇航局已经着手研究如何为在轨运行的卫星提供燃料加注服务，未来或将研制出燃料补给卫星，对其他卫星进行在轨燃料补给，以延长其服役寿命。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">一般情况下，卫星被发射到轨道上，燃料耗尽或发生故障后就会被弃用。许多被弃用的卫星本身其实功能完好，但它们的命运已经注定，只能一圈圈地在轨道上运行，直到脱离轨道进入大气层，或者与其他航天器相撞成为太空垃圾，最终“ 油尽灯枯”。而卫星为卫星进行“太空加油”将改变卫星的“ 宿命”结局。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>燃料：卫星寿命的瓶颈</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">一颗卫星的服役寿命取决于多种因素,一般情况下，科研人员在研制卫星时，卫星的设计寿命往往取决于它能够携带多少燃料。虽然卫星上都安装着太阳能帆板电池，但由于要长期在轨运行，卫星还是需要消耗燃料来进行轨道维持、误差修正、调整姿态以及应急变轨等“动作”。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">当前，随着技术的不断成熟，卫星本身元器件的可靠性、性能已经达到一个相当的高度，而燃料却成为影响卫星服役寿命的重要瓶颈。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">如果燃料耗尽，卫星就无法继续在轨运行。轨道高度的降低将使得卫星逐渐坠入大气层烧毁，而有些卫星本身性能、元器件都完好无损，仅仅是因为燃料耗尽而无法维持其轨道高度，地面控制中心不得不将其放弃。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">因此，科研人员试图研究进行轨道燃料加注的相关技术，以便未来对燃料耗尽的卫星进行补给。据报道，美国宇航局的数个研究小组已经开展了“ 太空加油机”的研究，试图把燃料在轨加注到目标卫星上。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>高可靠与低成本博弈</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">近年来，随着人类航天技术的突飞猛进，让科研人员甚至航天爱好者们有了大胆设想的勇气。目前，仅仅从“太空加油”的技术成熟性和安全可靠性来说，解决这一技术难题只是时间早晚问题。然而，有朝一日“太空加油”技术变得成熟、安全、可靠了，各航天大国都会纷纷采用吗？ 很显然，这中间还存在着“物美”与“价廉”的矛盾——高可靠与低成本。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">记者了解到，一颗卫星的造价动辄需要数亿美元，有的甚至高达几十亿美元，如果能够在太空为其补加燃料，带来的经济效益将十分可观。但航天科普专家杨宇光在接受本报记者采访时表示：“ 这笔账还不能这么算，以人类现在的技术条件和成本控制，给在轨运行的卫星补加燃料的成本，不见得比重新发射一颗卫星低多少。这中间还要面临交会对接以及加注过程中的风险，一旦发生意外，损失也将是不可估量的。”</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">此外，杨宇光介绍说，现在的卫星设计都是以一次性使用为前提的，补加燃料的可行性不大。今后的卫星如果需要进行在轨补加燃料，在设计之初就需要安装一套较为复杂的加注系统，这也会占用一定的卫星有效载荷。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>技术可行 但有风险</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">据外媒报道，美国宇航局目前正在进行的卫星在轨燃料加注研究，使用了陆基远程机器人氧化剂转移测试项目中所取得的技术成果，同时也应用了基于国际空间站的机器人加油任务示范。首先，科研人员试图研制出能在空间进行燃料补给的卫星，以增强地面对在轨卫星的服务能力。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">在此之前，科研人员已经进行了地面卫星燃料的转移测试。通过机器人测试了如何安全地转移氧化剂，全过程模拟了卫星所处的轨道环境，其中包括压力的流量，转移过程中需要与操作员等保持一定的安全距离。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">记者了解到，卫星上通常使用的氧化剂是四氧化二氮，它是一种非常危险的化学物质，有毒、也有腐蚀性，需要经过特殊的处理，在转移过程中需要非常小心，稍有不慎就会导致加注失败，甚至导致卫星失效。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">为此，科研人员还试图使用乙醇作为卫星燃料的替代产品。来自美国戈达德空间飞行中心的科研人员认为，目前进行的这项试验仅仅是个开始，他们已经在卫星燃料的加注上前进了一大步，但是还不能证明该过程是安全的。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">杨宇光表示：“从技术层面上说，目前人类已经掌握的交会对接、空间机械臂等技术，能够支持我们完成太空加油的任务。但在风险控制方面还有待加强，尤其是加注过程中容易发生泄漏等危险，如何避免，还需要进一步探讨。”</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em"><strong>未来应用 不容小觑</strong></p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">虽然目前“ 太空加油”计划看上去困难重重，并不那么美好，但其未来的应用价值不可低估。卫星在轨燃料加注需要先进的自动交会对接系统、机械臂等捕获装置，该技术未来甚至可以为行星防御、大型轨道结构的安装等进行服务。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">一向精明的美国宇航局也不会做“赔本的买卖”，或许他们的科研人员已经找到了控制成本与安全可靠性的方法，或许这只是他们的预研项目。但不管怎样，“太空加油”技术都值得各航天大国的关注与期待。</p><p style="text-indent: 2em; margin-bottom: 1em">杨宇光表示，“太空加油”技术一旦被广泛采用，将会对后续卫星、飞船等航天器的设计理念有所突破，太空开发的成本也将有效降低，同时还能有效减少太空垃圾的数量。（胡逢超）</p><br />