修衛星真的是太空市場大勢所趨嗎？

（原標題：Fixing broken satellites in space could save companies big money）

出品|網易科學人欄目組 晗冰

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隨著在軌運行的衛星越來越多，考慮如何對故障衛星修復迫在眉睫。

圖示：WorldView-4地球成像衛星

DigitalGlobe旗下一顆名為WorldView-4的地球成像衛星宕機了。穩定衛星所需的一個關鍵儀器已經故障。現在這顆衛星無法為諸如谷歌地圖等客戶拍攝像樣的地球照片，而且似乎也沒有辦法修復。

2018年，WorldView-4為DigitalGlobe母公司Maxar創造了8500萬美元的收入，衛星的保險金額為1.83億美元。如果哪家服務公司能夠花上幾千萬美元修復軌道衛星，?Maxar就不會面臨巨大財務漏洞的問題。因為WorldView-4隻需要一個新的陀螺儀就可以正常運行。

迄今為止，人們對發生故障的在軌衛星無計可施。而且衛星也可能成為太空碎片，對正常運行的航天器構成危害，並可能造成碰撞風險。這樣的撞擊會產生數以千計的太空垃圾，進而對太空中的其他飛行器構成威脅。因此，研究如何修復或清理報廢衛星相當重要。

「如果有幾百個衛星在同一軌道上,我肯定想清除那些潛在的威脅，」旨在清理太空垃圾的Astroscale公司首席運營官克里斯·布萊克比（Chris Blackerby）如是指出。「這就像運輸公司的卡車在路上拋錨了，我肯定不想把它留在原地。」

幾家航空航天初創公司正試圖找出修復衛星的方法。這些公司計劃製造能夠在太空停留並與故障衛星會合的航天器。有些公司的目標是將其拖進大氣層燒掉，而有的公司則期望為衛星更換故障零部件。

幸運的是，WorldView-4似乎仍在Maxar的控制之下。目前這顆衛星上的一個陀螺儀失靈了，由於WorldView-4的任務是拍攝超級精確的地球圖像，這一故障意味著無法完成工作。Maxar公司表示，他們已經將衛星更改為「安全配置」。

「我們將繼續維持衛星的運行，監測其位置和健康狀況，但衛星尚無法收集新的圖像，很可能無法恢復，」Maxar發言人表示。如果必要的話，公司會將衛星送入大氣層燒掉。但如果這顆衛星能夠修好，Maxar就能繼續從太空投資中賺錢。

NASA的太空梭曾經執行過這種維修工作。1984年，挑戰者號太空梭上的宇航員用機器臂捕獲了一顆在出現故障的在軌天文衛星。隨後工作人員對衛星進行了翻新，更換故障系統。在接下來的五年里，這顆衛星一直運轉良好。

圖示：1984年宇航員利用太空梭對一顆衛星進行了維修

由於目前太空梭已經停飛，無法進行專門維修。但是像科羅拉多州Altius Space Machines這樣的公司希望有一天能通過機器人衛星提供這樣的服務。其程序相對簡單:將需要的任何備件發射到軌道上，機器人衛星將獲取該備件並與故障衛星會合進行修復。如果機器人衛星能夠對同一軌道上的衛星進行維護，其也就扮演了一個維修中心的角色。

人們對衛星維修感興趣的部分原因是，衛星發生故障的部件不會太多。Altius Space Machines總裁兼首席執行官喬納森·戈夫（Jonathan Goff）表示:「很多時候當一顆衛星發生故障時，只是一兩個部件有問題，其他部件仍在正常工作。」

不過這類服務操作所需的技術尚未完全成熟。航天器需要能夠與衛星會合，並以每小時1.7萬英里的速度與衛星成功對接。這將需要一套感測器和攝像機來幫助引導航天器進入太空。然後，一旦機器人衛星成功對接，需要能夠執行非常技術性的程序，比如安裝一個新硬體或輸送燃料。

另一個大問題是兼容性。現在的衛星製造時並未考慮對接問題，譬如WorldView-4就是如此，其沒有任何對接功能。許多衛星服務公司目前正在努力設計某種標準化的介面來解決這個問題。這個想法是，未來所有的衛星都將配置建立一個介面。

對於Astroscale等公司來說，抓住衛星還需要某種磁力系統。這樣衛星可以更容易地附著和分離。「這就像拖車鉤，所以如果汽車在高速公路上出了故障，救援車輛可以來把它拖走。」

對於專註於服務的Altius來說，其設備要複雜一些。這不僅需要一個捕捉系統，還包括某種即插即用介面，可以讓航天器在故障衛星上安裝各種電子設備。此外，該介面還將包括某種輸送燃料的系統。戈夫說:「這些介面不僅僅是用來修復損壞的東西。」「你還可以用它來進行升級，增加衛星功能。」

由於WorldView-4並不是基於可修復而設計的，未來堪憂。但是戈夫認為，如果它有某種插入式介面，也許可以在衛星外部連上一個新的陀螺儀。此外這將需要對軟體進行調整，從而重新校準衛星。「據我所知，這完全有可能，」他說。「任何能連上衛星的組件都不是大問題。」

WorldView-4可能註定要報廢，但未來其他衛星可能會得到修復。NASA和Maxar公司正在開發一種名為Restore-L的航天器，它將嘗試為一顆在軌衛星加註燃料。Maxar正在開發新的服務技術，同時也在為美國國防部高級規劃局研發一種名為RSGS的服務衛星。

由於SpaceX、OneWeb、Iridium等航空航天公司希望在未來10年內將數十萬顆衛星送入軌道，考慮如何修復衛星迫在眉睫。布萊克比說，其公司估計，大約5%到10%的衛星在任務完成之前會出現某種故障。

「當前的軌道已經相當擁擠，」布萊克比說。「所以制定計劃來降低未來發生事故的可能性至關重要。」

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