全球第二,我國在軌道衛星加油成了!

2025年1月上旬,中國成功發射實踐二十五號衛星,這顆衛星主要用於衛星燃料補加與延壽服務技術驗證。這條短短的新聞在國外反而引起了較大的關注。

珠海航展上的“補加服務飛行器”,機械臂用於捕獲目標飛行器(航天八院)

01
地球靜止軌道“車位”緊張
地球靜止軌道位於赤道正上方,軌道高度35786千米,由於這條軌道上的衛星執行週期與地球自轉剛好相同,從地面上看,這裡的衛星是“靜止”在空中某個點上。一顆地球靜止軌道衛星的訊號就能覆蓋範圍地球表面42%,只需3顆就能覆蓋除南北兩極外的地球表面。因此,為了支撐全球通訊、氣象監測、衛星導航、廣播電視等關鍵領域都需要在這條軌道上佈設衛星。
這條特殊的地球同步軌道是一個相對狹窄的區域,隨著航天事業的發展,現在這裡有900多顆衛星,它們的平均間距已經從曾經的3°降低到現在的0.87°,按目前技術至少需要0.2°才能避免干擾,地球同步軌道的“車位”正變得越來越緊張。
而且,要把衛星送到這裡也需要花費大量能量,GEO衛星通常重量較大、造價高昂,眾多重要的衛星如同一條璀璨的光環,支援著全球經濟、軍事和科學研究。例如,為包括華為手機在內的裝置提供天地通訊服務的天通一號通訊衛星,它是中國天地一體化通訊系統的關鍵組成部分,重達5.5噸。而採用東方紅五號平臺,專用於驗證新一代高通量通訊技術的實踐二十號衛星作為中國最重的GEO衛星,質量高達8噸。
然而,這些高價值衛星卻面臨一個無法迴避的現實——燃料的枯竭。一旦燃料耗盡,衛星將失去姿態控制和軌道維持能力,只能讓出“車位”飛向300千米外的“墓地軌道”(36000千米)。
02
太空捕獲技術
GEO衛星的高價值與高成本,使得透過太空加油延長其使用壽命成為合理且必要的選擇,相比重新發射一顆新衛星,透過太空加油延壽的成本可降低35%以上。在此以前,只有美國掌握了太空衛星加油技術。
2017年4月,天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功對接,並補加推進劑。這標誌著中國具備了在軌交會對接和推進劑傳輸的能力。2022年1月,實踐二十一號衛星成功抓住一顆已報廢的北斗二號導航衛星,並將其拖至“墓地軌道”,告訴世界中國能在太空抓住非合作目標。這標誌中國掌握了太空捕獲技術,這是處理太空垃圾、實施太空維修、太空加油的關鍵能力。

實踐二十一號的任務徽章,二郎神帶著哮天犬撒出天網,捕獲目標

03
太空加油、補氣、充電
珠海航展上,航天科技集團第八研究院展示了新一代補加服務飛行器的模型。這款飛行器採用模組化設計,前端配備了雷達與光學感測器,可實現自主導航與目標識別。
小小的機械臂具備高自由度運動能力,能夠在複雜空間環境下完成精準對接任務。它一次可攜帶1.3噸燃料,按照每顆衛星補加50千克計算,理論上可以為26顆衛星提供延壽服務。而且它不僅可以為GEO衛星補充燃料,還能夠進行補氣、補液、補電甚至使用機械臂進行簡單維修的全能加油及延壽服務。
值得一提的是,2019年,美國的MEV-1任務擴充套件飛行器成功為IS-901通訊衛星補充燃料,讓它延長了5年壽命。這次任務選擇在GEO上方的“墓地軌道”進行對接操作,主要是出於安全考慮,避免在GEO密集區域進行復雜操作引發風險。

人類首個太空加油機MEV-1 Orbital ATK

04
一門大生意
實踐二十五號牆內開花牆外香,引起美西方媒體的強烈關注,他們將中國一次單純的航天實驗渲染為軍事用途,認為能加油就能放油,還拿實踐二十一號衛星捕獲目標說事,認為中國具備捕獲和癱瘓其他國家衛星的能力。
其實,太空加油技術本質上是為延長航天器壽命,目前需要這項服務的GEO衛星至少有70顆,價值32億美元的生意。國外媒體的報道不過又是“中國威脅論”的一次炒作而已。
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本文轉載自“壹零社”,原標題《全球第二,我國在軌道衛星加油成了!》。
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