全球首次商業在軌服務任務成功實施

李侃

（北京空間科技信息研究所）

2020年2月25日，美國諾格公司(Northrop Grumman)研制的任務拓展飛行器－1（MEV－1）成功與超期服役的國際通信衛星－901（Intelsat－901）交會對接，在完成衛星組合體在軌測試后，將為Intelsat－901提供5年工作壽命延長服務。這是全球首次成功實施的商業在軌服務任務，標志著在軌服務應用發展邁入了新的階段。

1 項目回顧

2019年10月9日，諾格公司的MEV－1在俄羅斯拜科努爾航天發射場通過質子-M（Proton-M）火箭以“一箭雙星”的方式成功發射，共同發射另一顆衛星為歐洲通信衛星－5WB（Eutelsat－5WB）。

MEV項目始于2011年，最初計劃研制不少于5個系列航天器，首星MEV－1原計劃在2018年發射。在經歷1年發射延遲后，MEV－1于2019年第四季度成功發射升空，衛星設計壽命15年，將為Intelsat－901衛星提供5年期的商業在軌延壽服務。

2 項目最新進展

MEV－1的服務對象是國際通信衛星公司（INTELSAT） 的 Intelsat－ 901衛 星。Intelsat－901衛星于2001年6月9日發射，原設計壽命13年，至今已在軌運行超過18年時間，超期工作5年，衛星處于壽命末期。根據INTELSAT公司報告與相關國際條約規定，Intelsat－901衛星會在2019年內耗盡所有燃料前完成離軌處置，抬升300km軌道高度至墳墓軌道。MEV－1會在墳墓軌道與Intelsat－901衛星對接后重新定點到新的軌位，繼續提供通信服務。

MEV－1與目標交會對接過程的實拍圖組

2019年MEV－1衛星在完成星箭分離后，開始利用全電推模塊向Intelsat－901目標軌道轉移，整個過程需要約3～4個月時間。2020年2月中旬，諾格公司宣布MEV－1抵達Intelsat－901衛星所在墳墓軌道附近，2月25日成功與Intelsat－901衛星對接。目前，衛星組合體正在進行性能測試，隨后將重新定點到27.5°(W)的新軌位，為北美、非洲和歐洲提供5年期延長通信服務。

根據諾格公司公布的計劃與最近進展，MEV－1在首個服務周期的任務實施情況如下，目前正處于衛星組合體在軌測試階段。

1）2019年10月9日MEV－1發射升空，在完成與運載火箭分離釋放后，利用全電推模塊進入地球同步轉移軌道（GTO），耗費約3～4個月時間到達Intelsat－901衛星所在的墳墓軌道。

2）Intelsat－901衛星在MEV－1進行軌道轉移過程中，利用剩余燃料抬升軌道至GEO墳墓軌道。

3）2020年2月中旬MEV－1抵達Intelsat－901衛星所在墳墓軌道附近后，隨后基于星載照明與視覺系統抵近Intelsat－901衛星，接收地面控制系統指令，執行最終交會對接操作。

4）兩星相距約1m距離時，地面控制系統授權MEV－1從Intelsat－901衛星背地面自主抵近完成對接操作。2020年2月25日，兩星成功在Intelsat－901衛星遠地點發動機所在面進行對接。

5）目前MEV－1與Intelsat－901衛星對接完成的衛星組合體正在進行基本的在軌測試工作。

6）當衛星組合體測試完畢后，由墳墓軌道重新定點至27.5°(W)的新GEO軌道業務軌位。未來由MEV－1為衛星組合體提供5年業務運行所必須軌道保持、姿態控制等服務。

7）5年服務周期結束后，衛星組合體再次抬升軌道高度至墳墓軌道，由MEV－1輔助Intelsat－901衛星完成離軌處置操作。

8）衛星組合體分離為原Intelsat－901衛星和MEV－1。MEV－1將在剩余壽命內開始下一次服務計劃。

3 后續計劃

按照諾格公司最新計劃，MEV－2將在2020年內搭載阿里安－5（Aniane－5）運載火箭發射，在軌延壽服務對象為INTELSAT公司的另一顆衛星。后續其他的MEV航天器發射計劃目前暫未公開。

除此之外，諾格公司在2018年對外公布MEV系列的升級型號—“任務機器人飛行器”（MRV）。MRV將搭載空間機械臂載荷，可利用“任務擴展吊艙”（MEP）載荷為客戶衛星提供有限的延壽服務。MRV在“任務擴展吊艙”安裝完畢后直接與客戶分離，可在有限設計壽命內為更多的衛星提供在軌延壽服務。

得益于首次MEV－1任務的成功實施，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2020年3月4日宣布，已經選定諾格公司成為軍用在軌服務項目—“地球同步軌道衛星自主服務”（RSGS）的商業合作伙伴。雙方協議，由諾格公司為RSGS項目提供衛星平臺及技術支持，由美國海軍研究實驗室（NRL）為MRV提供雙臂空間機械臂載荷及相關支持。RSGS項目將利用自主服務航天器平臺在GEO軌道開展在軌操作服務的創新性研究項目，主要目標是為目標提供靈巧操作能力。按照DARPA公布的最新進度，RSGS將在2023財年開展在軌演示試驗，諾格公司的加入必將為項目成功實施提供保障與支撐。

4 小結

“在軌服務”概念自20世紀60年代誕生至今已有超過50年的歷史，世界各國從概念研究、技術演示驗證到業務系統部署，開展了大量的研究與實驗工作。美國自21世紀初啟動低軌“軌道快車”項目，歷經近20年技術研發和在軌試驗驗證的持續積累，成功在2020年2月實施全球首次商業在軌服務任務。

在軌服務系統作為一種新型的航天系統，具有衛星接管延壽、燃料加注、故障維修、模塊更換、功能升級、在軌組裝與建造等廣闊應用前景，在未來發展模式趨于成熟后，或將徹底改變航天系統設計理念。