火箭院不僅能將衛星送到任何軌道，5年後還能延長衛星壽命！
導航定位、氣象預報、視頻傳輸……我們的生活越來越離不開衛星提供的各類服務。人造衛星的製造和發射雖然成本高昂，但是因為它遠在太空，目前燃料用盡或出現故障只能墜入大氣層焚毀，或推到距離地面3.8萬公里的「墓地軌道」。這些衛星中有相當一部分的設備是完好的，就這樣報廢了實在可惜。
那麼，天上的衛星出故障了，能挽救么？答案是肯定的！
作為中國航天的發祥地，中國運載火箭技術研究院（以下簡稱「火箭院」）已具備將衛星送入任何軌道的能力，但科研人員們並不滿足於此。火箭院研發中心目前正在研究衛星救援技術，項目組成員晁魯靜介紹說，當前國際上最熱門的衛星救援方式主要有3種。
方法一：「太空加油」
在軌衛星燃料耗盡後無法使用，而「太空加油」可避免其過早出現「油盡燈枯」的情形。就像飛機空中加油，將「加油機」送入太空，通過直接傳輸的方式對衛星進行氣、液補給，可大幅延長衛星在軌壽命，提高衛星機動能力。據測算，如果給靜止軌道上的衛星補給60公斤燃料，即可延長衛星壽命12個月，創造近億元的經濟價值。
衛星在軌加註一直是國際航天領域的研究熱點，但由於技術複雜、實現難度大，目前僅有極少數國家開展過此項試驗。2017年4月，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了推進劑在軌補加試驗，使我國成為少數掌握這一關鍵技術的國家。
△ 天舟一號在軌補加示意圖
方法二：「器官移植」
雖然衛星關鍵設備採用了冗餘設計，也在地面進行了大量試驗考核，但由於空間環境複雜，仍有很多衛星在完成預定任務前就出現了嚴重故障。為了提高在軌衛星的可維護性，模塊化設計衛星的概念應運而生，「模塊化衛星」是指將衛星拆分成若干個不同的功能模塊，如有效載荷模塊、電源模塊、控制模塊、推進模塊、測控模塊和數管模塊等，衛星使用開放式的中心基本架構，圍繞這個基礎，添加各種功能模塊。這樣一來，在某個模塊出現在軌故障後，對相應模塊進行「器官移植」就可以使失效衛星重新投入使用。
美國DARPA於2011年啟動的「鳳凰計劃」項目，計劃通過新發射的衛星模塊和從廢棄衛星上拆卸的可回收部件重新組裝生成新的衛星。
△ 美國「鳳凰計劃」示意圖
方法三：「軌道拖船」
據統計，在上世紀90年代至2016年間的92次發射事故中，衛星未進入正確軌道的有43次，佔比約為47%。造成事故的原因基本可分為運載火箭性能降低、上面級故障、分離故障和衛星變軌發動機故障等。在此類發射事故中，大部分衛星完好無損，系統仍可以正常工作，具有非常大的搶救價值。
「軌道拖船」就是通過救援飛行器捕獲目標衛星，輔助衛星進入預定軌道。「軌道拖船」除了可以救援未正確入軌的衛星，還可以接管壽命末期衛星的姿態和軌道控制，延長衛星使用壽命，也可以輔助失效衛星離軌。
美國和英國聯合研製的軌道延壽飛行器（CX-OLEV），以及歐洲軌道衛星服務公司的靈巧軌道延壽飛行器（SMART-OLEV）都是類似的嘗試。
△ SMART-OLEV 捕獲示意圖
晁魯靜說，隨著航天技術的進步和發展，火箭院預計5年後可以將衛星救援技術由試驗轉嚮應用，這些技術也將進一步推動我們利用太空的良性循環。
作者：高詩淇
編輯：桑茜
圖片：研發中心提供
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