来自 科技 2021-10-01 20:03 的文章

上海研制的“太空加油机”在珠海航展上首次亮

没有食物,人们会挨饿;没有石油,汽车会抛锚;几千英里高空的卫星会耗尽燃料。
在第十三届中国国际航空航天展览会(珠海航展)上,由中国航天科技集团第八研究院展出的一件“神器”——“航天加油机”引起了人们的关注。它的正式名称是补充服务飞行器,其任务是为地球静止轨道卫星加油并延长其寿命。
 
在正在举行的珠海航展上,由中国航天科技集团公司第八研究院展出的“神器”——太空加油机吸引了人们的目光。图片由中国航天科技集团第八研究所提供。
 
地球静止轨道位于赤道上方约36000公里处,其环绕地球的周期正好是24小时,与地球自转周期相同。从地面上看,这个轨道上的卫星就像是静止不动,悬在空中。中国的风云二号和风云四号系列气象卫星都是在这个轨道上运行的静止轨道卫星。他们全天候提供天气预报、电视转播、移动通信、全球导航等服务,成本非常高,达到数十亿元。为此,确保地球静止卫星的使用寿命尤为重要。
通常,卫星发射时会携带寿命超过十年的燃料。进入太空后,燃料的使用会越来越少。当燃料耗尽时,卫星的寿命将结束。可以说,燃料储备直接决定了一颗卫星的使用寿命。目前大部分“报废”的卫星都受到燃料运载能力不足的限制,被迫提前结束“生命”。燃料补充技术的突破旨在大大延长卫星的工作寿命。
据八院805名设计师介绍,这次出现在珠海航展上的“补充勤务飞机”,是专门为卫星燃油的“家庭补充勤务”服务的。设计之初,飞机简化了自身功能,在保持基本在轨运行的前提下,实现了尽可能多的燃油装载。
补充飞机一次可携带1.3吨燃油,占自身重量的52%,堪称“太空加油机”。对于一颗“燃料匮乏”的卫星来说,只需要增加50公斤的燃料,就可以延长寿命一年左右,比重新发射一颗地球静止轨道卫星的成本低35%。
结构上,在轨补充机前端安装由雷达和摄像头组成的导航系统,具有“自动驾驶”功能。飞机在收到燃油不足卫星的求助信号后,在地面调度系统的引导下到达卫星后方,利用导航系统自主跟踪接近卫星。当它到达卫星2米以内时,在机械臂的配合下,可以实现与卫星补充口的紧密连接,将燃料输送给卫星。
在本届珠海航展上,配套的“对接增程装置”是飞机执行在轨增程任务的关键技术,也是国内首个应用于卫星的新型对接机构。它将通过实现与卫星的紧密可靠连接,为增加服务飞机执行增加任务创造条件。
与其他对接机构一样,对接补充装置也分为主动端和被动端。主动端安装在补给服务飞机上,补给任务期间的所有动作都由补给服务飞机上的主动端完成。在发射前,卫星只需配备标准化的无源端口,即可在后续在轨运行中实现流体补充、空气补充、动力补充等各种补充服务。