在太空中修復(fù)破碎的衛(wèi)星可以為公司節(jié)省大筆資金

WorldView-4在2018財(cái)政年度為DigitalGlobe的母公司Maxar帶來了8500萬美元的收入，該航天器的投保額為1.83億美元。(Maxar表示，它打算尋求所有這些資金。)但是，如果服務(wù)公司提供了修復(fù)軌道衛(wèi)星的方法，數(shù)千萬美元，Maxar將不會面臨財(cái)務(wù)漏洞。WorldView-4只需要一臺新的陀螺儀即可重新啟動和運(yùn)行。

截至目前，如果衛(wèi)星在軌道上失效并且無法操作，則無需做任何事情。衛(wèi)星從有用轉(zhuǎn)變?yōu)闈撛谖ｋU; 已失效的衛(wèi)星可能成為空間碎片，對可能造成碰撞風(fēng)險的航天器造成危害。這種影響可能造成成千上萬的垃圾，這也對太空中的其他車輛構(gòu)成威脅。因此，弄清楚如何修復(fù) - 或至少清理 - 死亡的衛(wèi)星非常重要。

“如果我在同一軌道上有數(shù)百顆衛(wèi)星將要穿越路徑，那么我希望得到那些失敗和潛在威脅的衛(wèi)星，”Astroscale首席運(yùn)營官克里斯·布萊克比說道，他是一家國際公司。告訴The Verge，要清理空間碎片。“如果我是卡車運(yùn)輸公司，我的卡車在高速公路上發(fā)生故障，那就是一樣的; 我不想把它留在那里。“

幾家航空航天初創(chuàng)公司正在研究有朝一日能為DigitalGlobe和Maxar提供解決方案的技術(shù)。這些公司提議建造太空船，留在太空并與失敗的衛(wèi)星會合。有些人的目標(biāo)是通過將它們拖到地球附近來擺脫它們，這樣它們就會從軌道上掉下來并燃燒在我們星球的大氣層中。其他人提出了另一種解決方案：在工藝中添加替換零件，以便它可以按照預(yù)期繼續(xù)工作。

幸運(yùn)的是，似乎WorldView-4仍然在Maxar的控制范圍內(nèi)。其中一顆衛(wèi)星陀螺儀發(fā)生故障，這是一種旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，許多航天器用它來幫助它們指向。由于WorldView-4的任務(wù)是拍攝超精確的地球圖像，因此失敗意味著衛(wèi)星不再能夠真正完成其工作。Maxar說它已經(jīng)將車輛變成了“安全配置”。

“我們將繼續(xù)保持對衛(wèi)星的運(yùn)行控制并監(jiān)測其位置和健康狀況，但衛(wèi)星無法收集新的圖像并且可能無法恢復(fù)，”Maxar的一位發(fā)言人在給Verge的一份聲明中說。因此，如果需要，公司可以使用車輛的機(jī)載推進(jìn)器移動航天器，如果需要，可能有一天將其存放在大氣中。但如果衛(wèi)星能夠得到修復(fù)，那么Maxar將繼續(xù)為其太空投資賺錢。

這種修理工作實(shí)際上是NASA的航天飛機(jī)曾經(jīng)提供的東西。1984年，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)上的宇航員使用車輛的機(jī)器人手臂捕獲了一顆在軌道上有一些問題的天文衛(wèi)星。然后，機(jī)組人員重新整理了航天器并更換了那些沒有工作的系統(tǒng)，然后將它們放回到地球周圍的路徑上。衛(wèi)星隨后在接下來的五年里繼續(xù)正常工作。

由于航天飛機(jī)已停產(chǎn)，因此不能選擇專門的維修。但是，像科羅拉多州的Altius Space Machines這樣的公司希望有一天能夠出售這種服務(wù)，而不僅僅是機(jī)器人衛(wèi)星。例程相對簡單：將所需的任何備件發(fā)射到軌道上，服務(wù)衛(wèi)星去檢索該部分，然后服務(wù)人員會遇到失敗的衛(wèi)星和部件上的釘子。如果那個服務(wù)人員在許多其他衛(wèi)星使用的軌道上，它可以作為修理廠。

維修的部分興趣是因?yàn)橹圃旌教炱鞑⒉恍枰ㄙM(fèi)太多時間。“很多時候，當(dāng)太空船發(fā)生故障時，只有一兩個部件死亡，其余部分仍在工作，”Altius Space Machines公司總裁兼首席執(zhí)行官Jonathan Goff告訴The Verge。

但是，這種維修操作所需的技術(shù)尚未完全成熟。航天器需要能夠與衛(wèi)星會合并與它們精確對接 - 速度為每小時17,000英里或更高。自動處理所有這些將需要一套傳感器和攝像頭來幫助引導(dǎo)車輛穿越太空。然后，一旦服務(wù)衛(wèi)星到達(dá)其中一個目標(biāo)，它將需要能夠執(zhí)行非常技術(shù)性的程序，例如連接新的硬件或轉(zhuǎn)移燃料。

另一個大問題是可訪問性?，F(xiàn)在進(jìn)入太空的衛(wèi)星并不是完全可以被抓住的。WorldView-4被認(rèn)為是“非合作的”，這意味著它沒有任何允許其他航天器?？康墓δ?。目前正在進(jìn)行的許多衛(wèi)星服務(wù)公司正試圖提出某種標(biāo)準(zhǔn)化接口來解決這個問題。這個想法是，在未來，所有衛(wèi)星都將建立一個包含某種格斗特征的界面。

對于Astroscale，擒抱將涉及某種磁體系統(tǒng)。這樣，衛(wèi)星可以更容易地附著和分離。(雖然Astroscale的任務(wù)不僅僅是修理衛(wèi)星，而是更多關(guān)于將它們拖到地球后將它們拖到地球上。)“它就像一輛汽車，”布萊克比說。“它有一個障礙，所以如果它在高速公路上失敗，AAA可以來拖走它。”

對于專注于服務(wù)的Altius來說，它的界面會更復(fù)雜一些。它不僅包括一個擒抱系統(tǒng)，還包括某種即插即用端口，這將允許航天器將各種電子設(shè)備安裝到故障衛(wèi)星上。此外，界面將包括某種用于在衛(wèi)星用完推進(jìn)劑的情況下輸送流體的系統(tǒng)。“這些界面不僅僅用于修復(fù)破壞的東西，”高夫說。“一旦添加了這樣的界面，就可以使用它來升級以增加衛(wèi)星的功能。”

由于WorldView-4不是為了維修而構(gòu)建的，因此它的未來似乎很嚴(yán)峻。但戈夫認(rèn)為，如果它有某種插入式接口，也許新的陀螺儀可能已連接到衛(wèi)星外部。這將需要一些軟件調(diào)整，以重新校準(zhǔn)車輛的新形狀和重量，以及陀螺儀的新位置。“據(jù)我了解，這應(yīng)該是完全可能的，”他說。“我真的不能想到任何移動到外面的組件都不是一個大問題。”

WorldView-4可能注定失敗，但將來可以保存其他衛(wèi)星。有許多正在進(jìn)行的示范任務(wù)，其中許多是由Maxar完成的。NASA和Maxar正在開發(fā)一種名為Restore-L的航天器，它將試圖為已經(jīng)在軌道上的政府擁有的衛(wèi)星Landsat-7加油。Maxar正在開發(fā)新的維修技術(shù)以及為DARPA服務(wù)的衛(wèi)星RSGS。這些任務(wù)中的大多數(shù)都是針對20世紀(jì)20年代的發(fā)射。

現(xiàn)在考慮所有這些是關(guān)鍵，因?yàn)橄馭paceX，OneWeb，Iridium等航空航天公司希望在未來十年內(nèi)將數(shù)百到數(shù)千顆衛(wèi)星送入軌道。這只會增加在太空中破裂的探針的百分比。布萊克比說，他的公司估計(jì)，在他們的任務(wù)完成之前，大約有5%到10%的衛(wèi)星會以某種方式發(fā)生故障，他說這是一個保守的數(shù)字。

“已經(jīng)是一個擁擠的軌道環(huán)境，”布萊克比說。“所以有一些計(jì)劃來減輕未來事故的可能性，這將是至關(guān)重要的。”