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美国国家航空航天局计划在空间站为模拟卫星加油

DARPA轨道快车航天器在轨道上的艺术家插图,ASTRO服务车(左)正压向NextSat。

旧金山的技术和工具已经存在,可以让人们和机器人在轨道上修理和为卫星加油。3月24日至26日,在马里兰州阿德尔菲的马里兰大学大学学院举行的由NASAGoddard太空飞行中心主办的研讨会上,政府和行业官员表示,目前缺乏的是政府高级官员对这一能力的认可,以及使商业公司从企业中获利的商业模式。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德航天服务能力办公室副主任Frank Cepollina说:“这很清楚。研究的时间已经结束了。我们现在必须向前迈进。”

此次研讨会是航天局活动的一步,旨在证明人类和机器人任务可以进行广泛的卫星维修、加油和维护活动。美国国家航空航天局正在进行一项研究,以确定在轨卫星服务的可行性和成本。美国国家航空航天局负责哈勃太空望远镜维修任务的首席工程师Cepollina说,这项研究的结果计划于9月提交给国会。

Cepollina说,美国国家航空航天局的长期目标是证明卫星可以在轨道上运行,执行寻路器任务来证明这一概念,然后将技术转移到商业部门。

美国国家航空航天局计划在加拿大双臂机器人Dexter的帮助下,在国际空间站演示卫星在轨加油。在计划在未来6到12个月内进行的一项实验中,Dexter将在其手臂末端配备专用工具,以切割卫星的外部、绝缘层和布线,连接软管并将肼泵入卫星。为了进行实验,美国国家航空航天局将依靠一颗模拟卫星,该卫星由美国国家航空宇航局戈达德工程师建造,计划于10月完工。模拟航天器“本质上只是卫星的后端”,将用螺栓固定在快速物流载体上,这是一个连接在空间站外部的平台。一旦模拟的航天器和工具完成,这些设备将被送往空间站。

Cepollina说:“模拟的航天器被完全包裹起来,就像地球同步轨道或近地轨道上的航天器一样。”实验将由地面上的宇航员指导,可能位于休斯顿的约翰逊航天中心,不会有任何空间站工作人员参与。Cepollinas说:“根本目标是证明你不必设计卫星在轨道上加油。”“您可以为现有车队加油。”

Cepollina说,在这次实验之后,美国国家航空航天局计划证明这项工作可以自主完成。这一演示对于证明在地球同步轨道上距离地球14000公里的卫星也可以加油和维修至关重要。Cepollinas说:“我们正在努力开发机器人固定航天器的灵活性,这样它们就可以继续工作了。你永远不会买一辆不可修理的汽车,为什么要买一颗不可维修的卫星呢?”

在研讨会期间,与会者报告了私营企业、美国海军研究实验室、美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国国家航空航天局戈达德进行的在轨维修和加油项目。Speakersalso列举了德国和加拿大正在进行的项目。2月,德国航空航天局DLR将一份合同授予德国不来梅的OHB技术公司,作为德国轨道服务任务详细设计阶段的主要承包商,该项目包括修复、加油和脱轨卫星的机器人技术。

加拿大的MacDonald Dettwiler and Associates(MDA)Corp.正准备在大约三年内发射一项任务,向一颗轨道静止卫星输送2000公斤燃料。这项工作是为一个公司没有识别的客户做的。MDA首席机器人工程师John Lymer说:“我们将验证在轨服务的整个想法。”“我们将证明它不仅对客户有用,而且服务提供商也可以赚钱。”然而,为了看到利润,MDA必须依靠现有的飞行技术尽可能降低项目成本,Lymer说。

华盛顿海军研究实验室的生物学家Glen Henshaw说,事实上,公司为在轨卫星服务赚钱的唯一途径是将任务和相关技术的成本分散到多个工作岗位上。“这不是技术问题,”他补充道。“我们今天拥有建立所有这些能力的技术,但这项技术可以帮助我们完成商业案例。”

Henshaw将卫星服务业务与汽车服务业务进行了比较。自动移动的价值和使用方式有助于确定客户愿意进行的维修类型。很少有公司会重建丰田汽车的发动机,但机械师会进行这项工作,以修复像玛莎拉蒂这样价值极高的汽车。

Henshaw说,相比之下,美国国家航空航天局为修复和加油数十亿美元的太空望远镜支付的价格可能远高于公司为固定通信卫星支付的价格。尽管如此,其他研讨会参与者表示,轨道上政府和商业卫星的数量和价值表明,轨道内飞行和维护活动有着巨大的市场。

据研讨会参与者介绍,为了降低这些任务的成本并使其更有利可图,公司正在开发各种技术,包括先进的推进系统、改进的故障检测程序、复杂的传感器和旨在简化低温燃料转移过程的设备。

美国空军中校弗雷德·肯尼迪说,在在轨服务成为常规之前,另一个需要克服的障碍是说服高级政府和行业官员,在轨服务可以安全有效地进行。肯尼迪是DARPA轨道快车项目的项目经理,该项目于2007年成功演示了自主卫星的燃料和维护。

Henshaw说:“这项技术可以帮助解决这个问题。”“我们可以降低一些感知到的风险。”

然而,一些决策者在看到在轨卫星服务的具体演示之前会持怀疑态度。“我们应该去做,”亨肖说。“在我们做到这一点之前,没有人会相信我们能做到。”


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