鳳凰涅槃——美軍研究衛(wèi)星組件再利用技術(shù)

+ 李 妍 志英 編譯

就現(xiàn)在的技術(shù)而言，通信衛(wèi)星一旦出現(xiàn)故障，就意味著要花巨資重新發(fā)射另一顆衛(wèi)星進(jìn)行替換。而事實(shí)上，那些因老舊或是因故障而廢棄的衛(wèi)星上仍然有很多可以用的天線、太陽能陣列以及其他組件，目前還沒有辦法對它們進(jìn)行再利用。

為此，美國國防高級研究計(jì)劃局推出了一個(gè)“鳳凰”計(jì)劃，旨在通過多種技術(shù)來聯(lián)合“收割”并再利用已經(jīng)退役的靜止軌道衛(wèi)星上依然有價(jià)值的組件。“鳳凰”計(jì)劃希望通過自動(dòng)機(jī)械裝置來移除和再利用那些位于“墓地”軌道內(nèi)的衛(wèi)星上的組件，從而能以更低的成本提供連續(xù)不間斷的全球持續(xù)通信能力。

“鳳凰”計(jì)劃將利用舊的衛(wèi)星組件來開發(fā)一種“Satlet”小型衛(wèi)星，即納衛(wèi)星。它可以隨商用衛(wèi)星搭載發(fā)射，能以更低的成本抵達(dá)地球靜止軌道。進(jìn)入軌道后，這種衛(wèi)星可以自動(dòng)連接到非功能性的聯(lián)動(dòng)衛(wèi)星天線上，并可以利用F6衛(wèi)星系統(tǒng)體系架構(gòu)創(chuàng)建一種新的空間系統(tǒng)。圖為“鳳凰”計(jì)劃小型衛(wèi)星示意圖。

“鳳凰”計(jì)劃還打算利用舊的衛(wèi)星組件構(gòu)建分離式衛(wèi)星并送入靜止軌道，稱為“照管人”衛(wèi)星，即一種服務(wù)衛(wèi)星。“照管人”與納衛(wèi)星一樣，可以承載有效載荷在軌交付系統(tǒng)。有效載荷隨同商用衛(wèi)星一起發(fā)射。一旦被送入軌道即與商用衛(wèi)星分離，并與“照管人”衛(wèi)星連接，可作為衛(wèi)星服務(wù)站的組成部分。

“照管人”衛(wèi)星要安裝具有抓握能力的機(jī)械臂，以通過使用特殊的空間工具將納衛(wèi)星和組件從有效載荷在軌交付系統(tǒng)上移除，因而這種機(jī)械臂也是“鳳凰”計(jì)劃的一個(gè)開發(fā)內(nèi)容。

眾所周知，空間技術(shù)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、構(gòu)建和部署通常是一個(gè)長期的過程，且成本昂貴。通過“鳳凰”計(jì)劃，美國防信息系統(tǒng)局就可以以更低的成本以及更快的速度向空間系統(tǒng)插入新技術(shù)。

“鳳凰”計(jì)劃的關(guān)鍵，在于積極地與那些涉及重要技術(shù)領(lǐng)域的國際和非傳統(tǒng)空間機(jī)構(gòu)展開合作，這些領(lǐng)域包括：

◆ 耐輻射微電子裝置和存儲器；

◆ 用于點(diǎn)對點(diǎn)連接以及控制業(yè)界電子控制系統(tǒng)的分布式無線移動(dòng)平臺解決方案；

◆ 陸地微縮影像導(dǎo)航及控制測量領(lǐng)域；

◆ 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)界機(jī)器人端口效應(yīng)器以及工具變化機(jī)制與技術(shù)；

◆ 計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)學(xué)機(jī)器人顯微外科技術(shù)遠(yuǎn)程會(huì)診工具和影像；

◆ 近海油氣鉆井行業(yè)使用的水下遙測成像/視頻技術(shù)；

◆ 大容量微電子和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲方面的陸地制造技術(shù)；

◆ 電子設(shè)備及系統(tǒng)的陸地?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)技術(shù)；

◆ 大容量金屬薄板及其他材料的低成本工業(yè)制造技術(shù)；

◆ 用于不同材料的附加制造技術(shù)。

“鳳凰”計(jì)劃預(yù)計(jì)在2015年演示對已有的合作退役衛(wèi)星天線進(jìn)行“收割”的能力，即通過地球遙控在軌抓握工具，將這些天線從已經(jīng)不工作的衛(wèi)星上進(jìn)行分離。被分離的衛(wèi)星天線經(jīng)過重新配置后將生成一種“新”的自由飛行空間系統(tǒng)，該系統(tǒng)將可進(jìn)行獨(dú)立操作并演示空間再利用概念。