美國成功在太空救活報廢衞星,但這次行動暴露了一個危險的信息!(騰訊)_風聞
guan_15573814801324-2020-03-01 07:35
據《空間新聞》報道,2月26日,美國諾格公司的“任務延長飛行器一號”(MEV-1)成功把機械臂插進了國際通信衞星901的發動機噴管裏,實現對接。如果一起正常,MEV-1將接管901衞星的姿態和軌道控制,把它從墓地軌道帶回地球靜止軌道,重新投入使用。
這是近幾年興起的所謂“在軌服務技術”,用一個服務機器人接管燃料耗盡的老舊通信衞星,讓它能繼續保持在軌工作。
【MEV-1插入國際通信衞星901成功】
這麼強悍的技術,全球的通信廣播衞星運營商們有沒有羣起而歡呼呢,這可以節省多少錢啊!然而,事實上,除了國際通信衞星公司,幾乎沒有任何人響應這個看上去很美的計劃。
其中的道理很簡單,不值。
把衞星部署到地球靜止軌道上,需要花兩筆錢。一筆錢是買衞星本身,一筆錢是買發射服務。其中還包含了各種保險費、發射場使用費、測控系統使用費,等等。一般的大型靜止軌道通信廣播衞星採購價大約是兩億美元左右,發射服務費大約是5000~6000萬美元,在軌可以工作15年。與MEV-1的對接能讓一顆衞星再工作5年,等於省了8000多萬美元。
【MEV-1接管901衞星的姿軌控】
但是,從小被數學老師反覆錘鍊的中國讀者們馬上就會發現問題——機器人本身值多少錢?MEV-1發射重量2360千克,差不多是大型通信衞星的一半,我們就算它的發射服務只要2500萬美元好了。諾格公司並沒有公佈MEV-1的造價,但是國際通信衞星公司為了這5年的壽命延長,總計要支付6500萬美元的服務費。也就是説,MEV-1的造價應該不超過4000萬美元。這麼一算下來,似乎沒省多少錢啊。為了1500萬美元,值得如此大費周章嗎?
而且,通信衞星的壽命問題並不僅僅是燃料。
世界上只有6家企業能獨立製造先進的大型靜止軌道通信衞星,美國的波音、洛馬和勞拉,歐洲的空客和泰雷斯-阿萊尼亞,中國的中國空間技術研究院。這些企業所出售的衞星,工作壽命都設定在了15年。因此在設計的時候,主要元器件的壽命就是按照保證15年正常工作來設定的,燃料罐大小也是按15年來設計。通信衞星上的核心部件叫做轉發器,轉發器的核心部件叫行波管功率放大器。使用15年後,行波管的輸出功率就會嚴重下降,通信帶寬會降低,無法再執行高性能要求的通信業務了。就算這時候燃料罐裏還有推進劑,衞星也不值得挽救了。
那麼,為啥不能把衞星壽命設計得長一點。這是一個非常複雜的問題,涉及到火箭運載能力、元器件在宇宙中的性能衰退,等等。所以,15年是一個經過綜合平衡、得到實踐檢驗的合理數字。另外,通信廣播衞星是IT類電子產品,升級換代的步伐是不可阻擋的。就像家裏的路由器一樣。有誰還在用15年前的老款路由器嗎?所以,通信衞星該換就得換。
實際上,現在的通信衞星運營商們巴不得趕緊把老衞星都換掉,這是因為在幾年前出現了一種叫做高通量衞星的技術,它的天線和波束控制技術完全顛覆了傳統,一顆衞星的通信能力就抵得上幾十顆老衞星。中國的中星16號就是個例子,這一顆衞星的通信能力超過了中國此前所有衞星的總和。這沒有什麼好奇怪的,想想你新買的5G手機要比幾年前的3G手機快多少倍?
所以,多數衞星公司對在軌服務技術不是很熱情,也是可以理解的。
這樣看來,在軌服務技術根本就是屠龍之技了嗎?事情也沒有這樣絕對,有一些孤品衞星還是有價值延長壽命的,最典型的就是“哈勃”空間望遠鏡。這種只造一顆的科學衞星造價高昂,很多關鍵元器件都是單件定製的,有着巨大的價值。只要還能繼續工作,就應該設法延長它的壽命。各國都在規劃各種各樣的空間望遠鏡,多數都值得長期維持下去。
另外一種用途就不那麼好看了。所謂“在軌服務”,最感興趣的用户不是衞星公司也不是宇航局,而是美國軍方。美國國防高級研究計劃局甚至對加油都不滿足,他們希望能研製一種拆衞星的機器人。按照國防高級研究計劃局的説法,今後可以只發射沒有天線的衞星,然後用機器人把舊衞星上的天線割拆下來裝到新衞星上,省一大筆錢。然而這種説法實在非常可疑,衞星天線是非常高精度的設備,即使在條件優良的廠房裏,也要動用各種精密儀器和工具,才能準確安裝到衞星本體上,然後還要接受反覆測試和調試,才能出廠發射。用機器人在宇宙裏隨便割下來,就能裝在新衞星上用了嗎?所以,美國軍方到底想用這類機器人拆誰的衞星,就非常值得揣摩了。他們會不會打算用軌道服務機器人強行對接其他人的衞星,然後加以劫持,也是個挺有意思的話題——反正國際通信衞星901和其他衞星一樣,都屬於“非合作目標”,能抓901,也就能抓其他靜止軌道衞星。
【DARPA的拆衞星機器人】
這不禁讓人們想到了航天飛機服役早期的一個橋段。蘇聯擔心自己的衞星被美國人直接抓進機艙帶回地球,不得不在衞星裏設計了一個自爆裝置。你敢抓,我就跟你同歸於盡!