鳳凰涅槃——美軍研究衛星組件再利用技術

+ 李 妍 志英 編譯

就現在的技術而言，通信衛星一旦出現故障，就意味著要花巨資重新發射另一顆衛星進行替換。而事實上，那些因老舊或是因故障而廢棄的衛星上仍然有很多可以用的天線、太陽能陣列以及其他組件，目前還沒有辦法對它們進行再利用。

為此，美國國防高級研究計劃局推出了一個“鳳凰”計劃，旨在通過多種技術來聯合“收割”并再利用已經退役的靜止軌道衛星上依然有價值的組件。“鳳凰”計劃希望通過自動機械裝置來移除和再利用那些位于“墓地”軌道內的衛星上的組件，從而能以更低的成本提供連續不間斷的全球持續通信能力。

“鳳凰”計劃將利用舊的衛星組件來開發一種“Satlet”小型衛星，即納衛星。它可以隨商用衛星搭載發射，能以更低的成本抵達地球靜止軌道。進入軌道后，這種衛星可以自動連接到非功能性的聯動衛星天線上，并可以利用F6衛星系統體系架構創建一種新的空間系統。圖為“鳳凰”計劃小型衛星示意圖。

“鳳凰”計劃還打算利用舊的衛星組件構建分離式衛星并送入靜止軌道，稱為“照管人”衛星，即一種服務衛星。“照管人”與納衛星一樣，可以承載有效載荷在軌交付系統。有效載荷隨同商用衛星一起發射。一旦被送入軌道即與商用衛星分離，并與“照管人”衛星連接，可作為衛星服務站的組成部分。

“照管人”衛星要安裝具有抓握能力的機械臂，以通過使用特殊的空間工具將納衛星和組件從有效載荷在軌交付系統上移除，因而這種機械臂也是“鳳凰”計劃的一個開發內容。

眾所周知，空間技術的傳統設計、開發、構建和部署通常是一個長期的過程，且成本昂貴。通過“鳳凰”計劃，美國防信息系統局就可以以更低的成本以及更快的速度向空間系統插入新技術。

“鳳凰”計劃的關鍵，在于積極地與那些涉及重要技術領域的國際和非傳統空間機構展開合作，這些領域包括：

◆ 耐輻射微電子裝置和存儲器；

◆ 用于點對點連接以及控制業界電子控制系統的分布式無線移動平臺解決方案；

◆ 陸地微縮影像導航及控制測量領域；

◆ 工業標準的業界機器人端口效應器以及工具變化機制與技術；

◆ 計算機輔助醫學機器人顯微外科技術遠程會診工具和影像；

◆ 近海油氣鉆井行業使用的水下遙測成像/視頻技術；

◆ 大容量微電子和計算機數據存儲方面的陸地制造技術；

◆ 電子設備及系統的陸地熱管理設計技術；

◆ 大容量金屬薄板及其他材料的低成本工業制造技術；

◆ 用于不同材料的附加制造技術。

“鳳凰”計劃預計在2015年演示對已有的合作退役衛星天線進行“收割”的能力，即通過地球遙控在軌抓握工具，將這些天線從已經不工作的衛星上進行分離。被分離的衛星天線經過重新配置后將生成一種“新”的自由飛行空間系統，該系統將可進行獨立操作并演示空間再利用概念。