太空机械师：卫星延寿新方案
太空机械师：卫星延寿新方案
新一代卫星维修机器人登场
在地球轨道上，新一代专为延长卫星使用寿命而设计的智能体正在替代其前代产品，这一进程正在实际进行中。
近日，由诺斯罗普·格鲁曼公司建造并运营的名为”任务扩展飞行器”(MEV)的航天器，与澳大利亚Optus公司运营的通信卫星成功分离。在过去一年多时间里，MEV航天器一直紧贴在Optus卫星后方，确保其保持在正确位置，从而继续执行任务。
新一代延寿系统即将就位
目前，这颗卫星寿命延长航天器正准备撤离位置，为后续系统让路。今年7月，四颗新的诺斯罗普航天器搭乘SpaceX猎鹰9号火箭进入轨道。其中之一被称为”任务机器人飞行器”(MRV)，这是一颗配备两个先进机械臂的强大卫星，由美国国防高级研究计划局(DARPA)开发。另外三颗则被称为”任务扩展舱”(MEP)，它们是更小、更简单的卫星，本质上是模块化推进系统。
卫星延寿技术原理
这四颗航天器目前正在飞往距地球约27,000英里的目标区域。预计到2027年，MRV将使用其机械臂将一个MEP舱连接到Optus卫星上，这将使卫星能够继续在轨道运行多年。
提供通信服务或通过各种传感器扫描地球的卫星寿命有限。它们通常在燃料耗尽、无法保持在正确位置时失效，而非因为计算机和收发器停止工作。Optus卫星于2009年发射，设计寿命为15年。如果一切顺利，这颗卫星还可继续飞行并创收长达六年。
卫星维修业务的演进
如今，更低的发射成本和更廉价的空间组件正使航天器维修任务成为现实。
据诺斯罗普物流和服务主管Cassie Wong介绍，目标是”实现一种范式转变，让我们能将太空视为可持续发展的空间，拥有更具弹性的架构和基础设施基础，使我们能够执行航天器维修、寿命延长，甚至是卫星的升级和维护等任务。”
现有成果与未来规划
目前轨道上已有两颗MEV，分别于2019年和2020年发射，已为三个客户（包括两颗不同的Intelsat卫星和Optus卫星）提供了10年的寿命延长。MEV-1将在驻留轨道等待下一个客户，而MEV-2目前正连接其Intelsat客户直至2030年。
任务机器人飞行器(MRV)代表了业务模式的进化。卫星运营商购买并拥有MEP舱，这些舱将永久连接到他们的航天器上。这使得MRV可以为更多卫星提供服务，从而提供更具成本效益的方案。
技术挑战与创新
这种服务需要强大的技术支持。航天器需要能够自主接近并安全对接，当两者都以每小时数千英里的速度移动时，这绝非易事。MEV使用对接探头插入并连接到卫星推进器喷嘴。与此同时，MRV需要使用机械臂小心地安装MEP舱。
与大多数卫星不同，MRV设计为可在轨道上加油——部分原因是为了验证，如果此类在轨服务成为常态，其他卫星将需要此类能力。目前，此类改装的额外成本和重量使卫星运营商不愿投资。
行业趋势与潜在应用
确实，当前卫星的趋势是在低轨道发射大量廉价、可有效替换的航天器，正如Starlink和亚马逊低地球轨道(LEO)项目所做的那样。另一方面，航天器持续变得越来越大，轨道上有很多昂贵的大型卫星可从寿命延长中受益。Wong希望MRV未来能承担其他任务，为卫星添加新组件以及调整其轨道。
考虑到美国在高轨道拥有大量昂贵的卫星，以及DARPA参与开发MRV机械臂的事实，国防客户很可能会成为潜在用户。美国太空部队曾将中国配备机械臂的服务航天器描述为武器，因为它理论上可以抓取并削弱敌方卫星。诺斯罗普表示，其航天器专注于服务任务。
Wong表示，该航天器也可用于低地球轨道(LEO)，延长那里有价值资产的寿命。创业公司Katalyst Space正尝试执行类似任务，修复NASA太空望远镜的故障问题，该问题上个月导致其航天器失控翻转。该公司已提出解决方案，并希望完成任务。
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