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质子号一箭双星,商业卫星在轨服务跨出历史性一步
 



  发表日期:2019年10月16日   出处:航小宇处        【编辑录入:飞沙


MEV-1与“国际通信卫星”901对接在一起(效果图)

 

据航小宇处报道:国际发射服务公司的俄制质子M/和风M型运载火箭109日在拜科努尔发射场以一箭双星方式发射了诺格创新系统公司的首个卫星在轨服务飞行器“任务延寿飞行器”(MEV1和欧洲通信卫星公司的“欧洲通信卫星”西5B通信卫星。这是质子号火箭首次携带全商业性有效载荷的一箭双星发射,也是该火箭20179月以来首次执行商业卫星发射任务。发射原定930日进行,但因在火箭电气测试中发现问题而推迟。

 

本次发射瞄准的是近地点约12050公里、远地点约65000公里、倾角13.4度的一条超同步转移轨道。从火箭于阿斯塔纳时间1617分(北京时间1817分)起飞到卫星入轨,整个发射过程共将历时近16小时。 “和风”M上面级在本次发射中要先后5次点火工作(截至发稿时已完成4次)。


 

火箭升空画面

 

“欧洲通信卫星”西5B由诺格创新系统公司采用“静地星”2e平台建造,发射重量2864公斤,将接替西经5度轨位上的“欧洲通信卫星”西5A,设计寿命15年以上。它配备相当于3536兆赫Ku波段转发器的容量,将向主要位于法国、意大利和阿尔及利亚的受众提供直播到户电视服务。星上的通信有效载荷由空客提供。

 

MEV项目由诺格创新系统公司(原轨道ATK)的全资子公司空间物流有限责任公司负责。MEV-1的发射上天开了商业卫星在轨服务的先河,引发业界关注。MEV-1任务依靠诺格创新系统公司已经过空间使用验证的一些卫星组件,如“静地星”通信卫星平台以及“天鹅座”空间站货运飞船和美国空军“地球同步空间态势感知计划”(GSSAP)卫星所用的自主交会与跟踪仪器。MEV-1所用平台以“静地星”3平台为基础。在无需加装适配器的情况下把两个“静地星”平台叠装起来发射可节省重量,从而节省发射费用。MEV飞行器所用的对接机构还利用了原ATK公司为美国航天飞机执行“哈勃”太空望远镜在轨维护任务开发的设备。

 

MEV-1在发射中处于下方位置,发射重量2326公斤,其中约一半是供电推进和常规化学推进系统使用的气体和液体推进剂,设计使用寿命15年,但推进剂装载量远不止于此。它发射后将主要靠电推进来提升轨道,升轨要花大约33.5个月时间,其间将进行在轨测试。延寿服务将采用化学推进。

 

MEV-1的首家用户是国际通信卫星公司,期限5年,可选择再延长2年。它将在弃星轨道上同燃料即将耗尽的“国际通信卫星”901对接,承担起其姿轨控功能,以延长其使用寿命。组合体要先在弃星轨道上做几周的测试,随后转入西经27.5度的新轨位。完成任务后,MEV-1会回到弃星轨道,并同“国际通信卫星”901脱离,以供对其它卫星开展类似的延寿任务。“国际通信卫星”90120016月由阿里安4火箭发射,配备面向美国、欧洲、非洲和中东地区的C波段容量以及面向加勒比和墨西哥湾的Ku波段容量,原本设计寿命为13年。它将根据指令离开眼下西经18度的工作轨位,前往静地轨道上方近300公里处的弃星轨道,以待同MEV-1对接。首次对接尝试选在弃星轨道进行是担心万一发生事故,所生成的碎片会威胁到其它在用卫星。


 

MEV-1和“欧洲通信卫星”西5B装在火箭上面级上

 

MEV同其它卫星在轨服务方案的不同之处在于它严格用于对推进剂所剩无几的其它卫星实施操纵、指向和变位操作,不会为作为服务对象的卫星补加燃料。它将固定到服务对象液体远地点发动机的喷管上(静地通信卫星有约八成都装有这种发动机,以供卫星定点之用)。它设有两个配备高效电推力器的展开式推进吊舱,同时设有一个小型肼燃料贮箱,主要用于对接过程中冲量要求较高的机动动作。除用于卫星延寿外,MEV还可用于消除卫星轨道倾角和改变卫星部署位置等目的。

 

空间物流公司打算在2020年下半年采用欧洲阿里安5火箭发射MEV-2,以同国际通信卫星公司的另一颗老旧卫星交会,并提供期限同样是5年的延寿服务。那次发射还将携带国际通信卫星公司的一颗新卫星,即“银河”30。若MEV-1的交会和对接进展顺利,MEV-2可能会在静地轨道带内同其服务对象进行对接。同MEV-1相比,MEV-2据称会新增一些“花哨”功能。它将能为商业厂家携带搭载有效载荷,还能携带可在部署后执行科学任务的小卫星。

 

用户可按年购买MEV的服务。国际通信卫星公司执行副总裁兼首席财务官克雷斯特在公司今年早些时候的季报会上曾表示,该公司支付的这项延寿服务费用约为每年1300万美元。

 

空间物流公司还要发展第二代延寿平台,称为“任务机器人飞行器”(MRV)。这种“母船”将携带一圈共1012个“任务延寿吊舱”(MEP)。MRV被设计成能来到客户卫星身后,并利用机械臂把一个MEP装到卫星上。MEP上装有氙推进模块,外加其工作所需的电力和通信系统。吊舱安装到位后将归空间物流公司的用户所有和运行,而不是像MEV那样拟由空间物流公司作为一项服务为用户运行。每个MEP能为客户卫星提供长达6年的轨道控制服务。

 

与此同时,MRV还能开展简单的机器人修理,比如把未能正常展开的太阳能帆板松开。空间物流公司还在投资开发执行更复杂任务所需的技术,比如对卫星外表进行全面检查、安装搭载有效载荷、开展大修、捕获不带星箭对接环的卫星和在轨进行结构组装。公司主管运营和业务开发的副总裁安德森称,该公司最终也有开展燃料补加的打算,但眼下认为最好是在卫星有了相关准备之后再做此事,而不是为那些上天时并不具备必要特征的卫星补加燃料。

 

卫星在轨服务迄今一直把重点放在发展技术上,但此类系统是否真正具备商业可行性至关重要。安德森101日在一次卫星在轨服务会议上说,在把这一设想和发明转化成经济回报之前,卫星在轨服务还算不上是一项创新。一些业内人士对这项技术能带来多少经济回报仍有疑问。鉴于商业静地卫星通信需求日趋疲软,打算依靠为静地卫星提供在轨服务来赚钱的项目可能将不得不重新考虑其方案。

 

一些厂家盼望着政府能成为商业卫星在轨服务系统的用户。美航空航天公司(Aerospace Corp.)的戴维斯在会上称,该公司同空间物流公司签有一项合同,以研究采用后者的在轨服务飞行器为已到寿的国家安全卫星提供服务的可能性。他说,美国政府正在争取成为在轨服务行业的用户。一些与会者称,美国政府若成为用户,需要避免提出太多的特殊要求。戴维斯说,那些让人觉得与美国政府走得太近的厂家有可能在从其它国家的公司或机构拉业务时遇到问题。

 

诺格在卫星制造业务上的竞争对手麦克萨技术公司正在根据同NASA的合同研制称为“恢复”L的卫星在轨服务验证任务,拟对低地轨道上的一颗“陆地卫星”遥感卫星实施燃料补加。空间物流公司的MEV研制工作得到了NASA的技术支持,但政府并未为其这项工作提供资金。“恢复”L任务技术上要更为复杂,涉及推进剂转输以及利用机械臂开展太空制造与组装验证。MEV技术上相对简单,且是一个纯商业项目,尽管NASA和美国军方未来有可能会成为空间物流公司的用户。

 

卫星在轨服务对国际通信卫星公司这家老字号卫星运营商来说并不是什么新鲜事。1992年,奋进号航天飞机上的宇航员曾经过3次太空行走,为因发射失败而被困在一条无法使用轨道上的“国际通信卫星”603新装了一台变轨发动机,从而使其得以继续飞往静地轨道。


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