汽车没油会抛锚,而万里高空的卫星如果燃料耗尽,那可怎么办?由航天科技集团八院独立设计研制的补加服务飞行器首次亮相中国航展现场,引起了众多观众的兴趣。这是一款专职从事燃料“上门补加服务”的飞行器,有了这款“神器”,将破解位于地球静止轨道上卫星的“燃油之急”,为其延长寿命。
“人类现代生活已经时刻离不开地球静止轨道卫星。严格来说,运行在地球静止轨道上的卫星并不是完全静止不动的,它们除了会受到地球引力之外,还会在月球、太阳的引力作用下逐渐飘离原有轨道。因此,卫星必须定期利用自身携带的燃料产生推力,把自己固定在特定的轨道位置上运行。”现场工作人员给大家进行着详细“科普”。
在工作人员的讲解下,观众了解到,卫星在发射时会一次性携带十几年寿命的燃料,燃料耗尽后,卫星的寿命就结束了。因此燃料的储备直接决定着一颗卫星的使用寿命。据介绍,目前大部分的“报废”卫星之所以提前结束“生命”,都是受限于自身燃料携带量的不足。
因此燃料补加技术的突破必将大大延长卫星的工作寿命,为在轨卫星的长期运营提供能源保障,而此次亮相航展的“补加服务飞行器”,就是专职从事燃料“上门补加服务”,实施“球星”行动的“快递小哥”。
据八院805所设计师介绍,这款补加服务飞行器在设计之初便简化了自身功能,在维持基本在轨运行的前提下,尽可能多地装载燃料。当收到燃料短缺的卫星发出的求助信号后,飞行器将在地面调度系统的导引下,到达卫星的后方,利用导航系统自主跟踪并接近卫星。到达距离卫星大约2米以内时,在机械臂的配合下,实现与卫星补加口的紧密连接,将燃料输送给卫星。
据了解,补加飞行器可一次性携带1.3吨燃料,占到自身重量的52% ,堪称一辆“太空移动油罐车”。而对于一颗“急需救助”的卫星来说,只需补加50千克燃料,卫星就可以延长大约一年的寿命,与重新发射一颗静止轨道卫星的造价相比,成本降低了35%,因此实现燃料在轨补加技术,对造价高昂的卫星来说无异于雪中送炭。
从结构上看,在轨补加飞行器前端装有雷达和相机组成的导航系统,具备“自动驾驶”功能。然而,“太空加油”并非易事,飞行器首先要实现与卫星的精准对接。可喜的是,精准对接技术方面,我国已经在载人航天工程中实现了突破。早在2017年,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功对接,首次完成了推进剂在轨补加试验,意味着我国已成功突破在轨空间燃料补加技术。
本次航展上,与补加飞行器一起首次亮相的,还有配套的“停靠补加装置”,据介绍,这是飞行器执行在轨补加任务的关键技术,也是中国首个应用于卫星的新型对接机构,它将通过与卫星实现紧密可靠连接,为补加服务飞行器进行补加任务创造条件。
与其他对接机构一样,停靠补加装置也分为主动端和被动端,主动端安装在补加服务飞行器上,补加任务期间的所有动作均由补加服务飞行器上的主动端完成。在发射前,卫星仅需配置一个标准化被动端口,即可实现后续在轨运行期间的补液、补气、补电等多类型的补加服务。