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国外在轨服务系统必威体育精装版发展(上)

王雪瑶

【期刊名称】《国际太空》

【年(卷),期】2017(000)010

【总页数】6页(P24-29)

【作者】王雪瑶

【作者单位】北京空间科技信息研究所

【正文语种】中文

近年各国持续推进在轨服务系统的项目研究，主要涉及辅助变轨、碎片移除、在轨

燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级几个方面。其中，美国重点关注在轨

装配、在轨燃料加注任务与相关技术，欧洲重点关注低地球轨道（LEO）碎片移除

任务与相关技术，日本、德国等依托自身先进的机械臂技术开展在轨服务项目。从

现有发展规划来看，目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段，各系统将在2020

年前后实现在轨演示试验。随着航天技术的不断发展，未来将会实现更多多功能业

务型的在轨服务，航天资产也将向在轨可建造、在轨可扩展、在轨可重构的方向发

展。因此，在轨服务系统将是未来航天发展的一个重要方向。

辅助变轨航天器可以帮助各类目标航天器进行轨道转移，可用于低地球轨道转移至

地球静止轨道（GEO）等的辅助变轨任务，也可用于深空轨道转移的辅助变轨任

务。近年美国主要以研究深空辅助变轨试验项目为主。

“太阳能电推进器”（SEP）拖船是2011年美国国家航空航天局（NASA）提出

的以辅助变轨为目的的在轨服务工程项目，重点是辅助大型深空探测器完成深空变

轨任务，也可用于低地球轨道的辅助变轨任务。

美国国家航空航天局原计划在2017年开启首个“太阳能电推进器”拖船任务，即

利用拖船将探月航天器运输至环月轨道或地月拉格朗日点，完成6个月的探测任

务，但目前并未实施，该任务可以验证拖船的深空长时间机动能力，同时也可以验

证在出现问题时拖船快速返回地球的能力。美国同时计划在2019年利用“太阳能

电推进器”拖船开启近地小行星探测任务，2020年利用拖船开启3次火卫一探测

任务，2025年利用拖船开启3次火星探测任务，并在2033年利用拖船辅助火星

探测器与航天员完成为期500天的载人火星表面停留任务。

“太阳能电推进器”主要利用先进的太阳能帆板和高效的霍尔推进器，推进器比冲

是常规化学推进系统的10倍，可以达到3000s，能够为大型深空探测器提供高效

的推力，使其顺利进入目标位置。美国国家航空航天局计划研制300kW和

600kW两种推进功率的拖船，其中300kW拖船将辅助完成探月及小行星探测任

务，600kW拖船将辅助完成火星探测及火星卫星探测任务。

为提高在轨部署的灵活性，近年美国穆格公司（Moog）研发“轨道机动运载器”

（OMV）作为小卫星的低成本发射设备，为小卫星提供共享发射机会，能够辅助

小卫星搭载发射至目标轨道，完成优化部署小卫星星座等多项任务。现该项目已完

成低轨任务“轨道机动运载器”的内部设计评审，计划在2018年底发射低轨“轨

道机动运载器”。

“轨道机动运载器”采用“演进型一次性运载火箭次级有效载荷适配器”（ESPA）

作为基础架构，在此基础上新增加高适应性的推进结构、先进灵活的航电结构、模

块化的电源系统等提供推力，也可根据具体任务进行扩展升级。低轨任务“轨道机

动运载器”可共计产生340m/s速度增量，有效载荷运载能力为1500kg。未来深

空任务“轨道机动运载器”将采用结构更大、更坚固的ESPA环，并采用肼和四氧

化二氮双组元推进系统，可共计产生1690m/s速度增量，有效载荷运载能力为

500kg。

目前空间碎片的形势相当严峻，空间碎片数量庞大，空间碰撞概率大大增加，空间

环境更加恶劣，轨道资源越来越稀缺，需要在轨服务系统对失效卫星和空间碎片等

进行离轨、移除等处理。

“欧洲离轨”（e.Deorbit）任务是2012年欧洲航天局（ESA）提出的移除低轨

大型空间碎片的工程项目，验证低轨碎片移除技术。“欧洲离轨”任务航天器计划

于2023年发射，将成为世界首例主动碎片移除任务，也将使欧洲航天局成为空间

碎片移除领域的全球领军者。

“欧洲离轨”任务的主要目标是使用航天器捕获800～1000km近极地轨道/太阳

同步轨道（SSO）上的属于欧洲航天局的非合作大型空间碎片（主要是4t以上的

卫星或上面级），并将其快速移至地球大气层燃烧消除。经过长时间的论证工作，

2016年7月，欧洲航天局将离