正文 第5章 美國“軌道快車”係統(1 / 3)

2007年3月8日,美國“宇宙神”5型火箭攜帶“軌道快車”先期技術驗證裝置從佛羅呈達州卡納維拉爾角發射升空,開始了為期4個月的自主交彙和停靠能力驗證試驗。

“軌道快車”係統由兩顆衛星組成,一顆是作為維修衛星的波音公司“自主空間傳送機器人軌道器”(ASTRO),另一顆是鮑爾宇航公司替代下一代耐用衛星(NEXTSat)進行試驗的客戶衛星、它們被部署在492千米的圓形低地球軌道上傾角46度經過驗證試驗後NEXTSat和ASTRO衛星分別於7月21入日和22日脫離軌道。

“軌道快車”計劃的概況

軌道快車項目作為空間試驗計劃(STP)的一部分“由美國國防部出資除了軌道快車”空間試驗計劃還包括STPSat-1衛星和另外3顆小衛星。

“軌道快車”計劃的目的

“軌道快車項目的用途是驗證星載機器人維護在軌衛星的技術可行性,演示驗證在軌交互對接,在軌維修與器件更新等操作。按照美國航空航天局的說法,“軌道快車”計劃的目的是驗證衛星交彙,捕獲,停靠,維修以及補充燃料等空間技術,以支持未來更廣泛領域內的商用,民用和國防空間計劃,“為美國未來空間能力的關鍵技術提供支撐在今後幾十年內替代宇航員的空間操作”。

具體地說美國期望通過該驗證項目獲得新的空間操作能力,包括為衛星補充燃料使其能夠進行機動以擴大覆蓋範圍,改變飛臨目標上空的時間並提高衛星的生存能力,延長其壽命對在軌衛星進行維修更換故障組件,更新係統部件,調整衛星結構,使衛星能夠在發射後進行技術升級而不需要發射新的衛星:進行空間資源保護或部署專業衛星進行空間檢查,在提高在軌衛星性能的同時減少其壽命周期費用,並為其他軌道維修任務提供技術儲備。

除了民用和商業空間活動,“軌道“快車”計劃將使衛星能夠支撐重要的國防任務,在空間作戰領域引發新一輪革命尤其是,在軌衛星燃料補充技術將為美國衛星提供更強的機動能力為應急任務提供靈活的戰術安排。比如,通過機動飛行避免空間碎片或其他物體的碰撞改變偵察衛星的運行軌道和對地麵目標的觀察時間,以對抗地麵的偽裝活動等等。

“軌道快車”的一對試驗衛星

“軌道快車”係統的兩顆衛星由“宇宙神”5,型火箭同時發射ASTRO維修衛星安裝有先進的機器人可以為客戶衛星在軌更換部件、補充消耗品,NEXTSat客戶衛星則替代“下一代耐用衛星”進行試驗,既代理被維修衛星,也在試驗中作為維修衛星的燃料和備件倉庫;兩顆衛星相伴著圍繞地球旋轉並多次進行停靠和分離以驗證在軌燃料補充和衛星修複技術,包括更換電池和計算機,關鍵的技術裝置是一個先進而小巧,稱為先進視屏導航傳染器(AVGS)的自主導航係係統,主馬歇爾空間飛行中心研發。

ASTRO維修衛星長0.1778米、0.1646米,在軌燃料重700千克,太陽能電泄板長0.508米,功率1.56千瓦。衛星的機械手重71千克,外形尺寸長65、寬49、186厘米,臂長3米,功率0.131千瓦,是一個六自由度裝置。星上的自主交彙與捕獲傳感器係統包括2瞄可見光相機,分別為量程200千米/視角6.5,量程100千米/視角40,還有量程20千米的長波紅外成像儀和量程10千米的激光測距儀各一台。

ASTRO衛星能夠在500米範圍內通過與存儲的不同角度拍攝的Next Sat衛星圖像相比較,確定其相對姿態ASTRO的機動和定位係統,有16個3.6牛的推進器和反作用輪。

NEXTSal客戶衛星重224千克,長0.251米,寬0.098米,功率0.5千瓦。該星以美國鮑爾實驗室RS-300慣性衛星標準平台為基礎,並為在軌更換組件,重新設計了指揮控製。數據處理等星載部件和軟件包括,與ASTRO星交彙操作的輔助設備(如被動對接敏感器,反向反射器和交叉形對接機構)、十字形網絡天線,分離機構、軌道更換單元、存貯艙(包括34千克燃料貯箱)燃料輸送模塊以及與ASTRO星相匹配的機械,電氣接口等NEXTSat衛星具有雙重功能一是代理下一代耐用衛星進行試驗,二是在試驗中作為在軌倉庫儲備燃料和備件。