1、軌道康復(fù)者計劃軌道康復(fù)者計劃蘭曉陽 2120120052項目背景項目背景衛(wèi)星的壽命取決于衛(wèi)星質(zhì)量、衛(wèi)星故障、星載燃料和太空風(fēng)險，最大可能就是星載燃料耗盡。當(dāng)通信衛(wèi)星發(fā)生故障或軌道校正能源耗盡的時候，生命就走到了盡頭。地球低軌上的衛(wèi)星會降落，在大氣層火熱的擁抱中燒為灰燼；地球高軌上的衛(wèi)星會偏離計算軌道，漫無目的地在太空中漂行，成為太空垃圾。如今后衛(wèi)星發(fā)生故障、星載燃料耗盡，可以求助英國的“軌道康復(fù)者”，美國的“軌道快車”。它們是衛(wèi)星的拯救者，是太空的“110”。 衛(wèi)星可以因此延長服務(wù)時間。軌道康復(fù)者軌道康復(fù)者研究進(jìn)展研究進(jìn)展起步：2002年，位于倫敦的英國“軌道康復(fù)”公司開始設(shè)計、研制“軌道康復(fù)

2、者”新型太空航天器，以救助因燃料耗盡而要報廢的通信衛(wèi)星和部分因發(fā)射、定位失敗的衛(wèi)星。研制：2004年，研制工作成功，新型航天救助飛行器的外形也有了巨大的變化，方案也更現(xiàn)實可行，許多部件的構(gòu)造已經(jīng)確定，運送飛行器進(jìn)入太空的基本方式也確定。計劃2007年進(jìn)行首次飛行試驗。軌道康復(fù)者正視如圖2所示。軌道康復(fù)者救助衛(wèi)星如圖3所示。2005年初，軌道康復(fù)者開始建造。荷蘭航天公司是CX OLEV研制和生產(chǎn)的主要合同商，軌道康復(fù)有限公司、瑞典航天公司、西班牙SENER公司和DLR 德國航空宇宙中心等歐洲著名航天器公司參與研發(fā)。瑞典航天公司負(fù)責(zé)研制航天器遙測、跟蹤和指揮分系統(tǒng)，并提供航天器載數(shù)據(jù)處理設(shè)計，以及

3、地面站和CX OLEV任務(wù)運營。SENER公司負(fù)責(zé)研制CX OLEV的姿態(tài)和軌道控制分系統(tǒng)，包括機動階段及目標(biāo)航天器與CX OLEV對接之后的軌道和位置保持。軌道康復(fù)者基本資料軌道康復(fù)者基本資料國家國家英國英國結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)ConeXpress任務(wù)任務(wù)在軌服務(wù)和在軌服務(wù)和維修維修推進(jìn)推進(jìn)離子引擎離子引擎研發(fā)研發(fā)軌道恢復(fù)公軌道恢復(fù)公司司重量重量1200kg承包商承包商荷蘭航天公司、軌道康復(fù)公司、荷蘭航天公司、軌道康復(fù)公司、DLR 德國航空宇宙中心德國航空宇宙中心軌道康復(fù)者功能軌道康復(fù)者功能現(xiàn)代通信衛(wèi)星設(shè)備通常都配備非常充足的燃料資源，但也是非常有限的。燃料消耗量是許多衛(wèi)星停止使用的最主要原因。軌道康復(fù)

4、者方案通過這種航天救助飛行器的幫助，補充必要的能源，衛(wèi)星壽命將能延長10年或更長時間，通信衛(wèi)星常規(guī)壽命因而能增加1倍。軌道康復(fù)者被稱為“垃圾”衛(wèi)星的救星。軌道康復(fù)者構(gòu)成軌道康復(fù)者構(gòu)成軌道康復(fù)者裝配有電火箭離子發(fā)動機，以電離為工質(zhì)，以太陽能電池為能源。它的外形就像一個截短的圓錐體，底部直徑約2.6m，高約1m，頂部直徑1.1m。由于軌道康復(fù)者的尺寸和形狀與歐洲“阿利亞娜-5”火箭的有效運載接合器完全相同，因此，軌道康復(fù)者能以運載火箭和載荷間獨特接合器的形式進(jìn)入太空。如圖5 軌道康復(fù)者構(gòu)成示意圖。軌道康復(fù)者的接合器構(gòu)造如圖6所示。軌道康復(fù)者工作原理軌道康復(fù)者工作原理軌道康復(fù)者進(jìn)入近地軌道后，能自動

5、沿低軌飛行，在光和雷達(dá)遙控系統(tǒng)控制下，謹(jǐn)慎地接近待救的通信衛(wèi)星。每顆通信衛(wèi)星重心中間部位，都有一個軌道遠(yuǎn)地點升力或軌道校正發(fā)動機噴口，由于能源燃料消耗完畢，這個小發(fā)動機也已經(jīng)沒有任何用處，正好可以用作軌道康復(fù)者和通信衛(wèi)星的對接點，通過特殊接桿，使二者聯(lián)接在一起。軌道康復(fù)者工軌道康復(fù)者工作原理作原理對接完成后，軌道康復(fù)者會為衛(wèi)星提供能源，延長其使用壽命，同時校正衛(wèi)星系統(tǒng)軌道，并借助自己的發(fā)動機，幫助衛(wèi)星重新定向。組裝中的軌道康復(fù)者如圖7所示。軌道康復(fù)者還可以救助那些報廢已久的衛(wèi)星，也能救治那些剛剛進(jìn)入太空、因軌道計算不準(zhǔn)確、運載火箭最后一級發(fā)動機或加速裝置故障等原因而無法順利進(jìn)入軌道的衛(wèi)星。CX

6、-OLEV會在計算機和測距系統(tǒng)的幫助下自動地飛向目標(biāo)衛(wèi)星，并通過一種特殊的抓鉤將偏離工作軌道的衛(wèi)星與自己的一個主要發(fā)動機連在一起，然后把衛(wèi)星拖回正確軌道。圖圖8軌道康復(fù)者接近待救衛(wèi)星軌道康復(fù)者接近待救衛(wèi)星圖圖8軌道康復(fù)者救助衛(wèi)星軌道康復(fù)者救助衛(wèi)星軌道康復(fù)者對接示意圖軌道康復(fù)者對接示意圖軌道康復(fù)者前景軌道康復(fù)者前景通信衛(wèi)星的造價一般為2.5億美元，通過軌道康復(fù)者多次延長壽命，費用比較低，比發(fā)射新衛(wèi)星來替代要經(jīng)濟實惠得多。通信衛(wèi)星救援是太空服務(wù)工作中一個新興的龐大市場，有著非常好的前景。主要受助對象主要受助對象據(jù)統(tǒng)計，到2011年，80多顆在上世紀(jì)80、90年代發(fā)射的通信衛(wèi)星的壽命將要結(jié)束。它們會是軌道康復(fù)者的救助對象。軌道恢復(fù)公司目前已確定70多