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在太空中修復破碎的衛星可以為公司節省大筆資金

2019-04-28 11:46:56 編輯: 來源:

WorldView-4在2018財政年度為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,如果服務公司提供了修復軌道衛星的方法,數千萬美元,Maxar將不會面臨財務漏洞。WorldView-4只需要一臺新的陀螺儀即可重新啟動和運行。

截至目前,如果衛星在軌道上失效并且無法操作,則無需做任何事情。衛星從有用轉變為潛在危險; 已失效的衛星可能成為空間碎片,對可能造成碰撞風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成威脅。因此,弄清楚如何修復 - 或至少清理 - 死亡的衛星非常重要。

“如果我在同一軌道上有數百顆衛星將要穿越路徑,那么我希望得到那些失敗和潛在威脅的衛星,”Astroscale首席運營官克里斯·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。“如果我是卡車運輸公司,我的卡車在高速公路上發生故障,那就是一樣的; 我不想把它留在那里。“

幾家航空航天初創公司正在研究有朝一日能為DigitalGlobe和Maxar提供解決方案的技術。這些公司提議建造太空船,留在太空并與失敗的衛星會合。有些人的目標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,以便它可以按照預期繼續工作。

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

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

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

由于航天飛機已停產,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,而不僅僅是機器人衛星。例程相對簡單:將所需的任何備件發射到軌道上,服務衛星去檢索該部分,然后服務人員會遇到失敗的衛星和部件上的釘子。如果那個服務人員在許多其他衛星使用的軌道上,它可以作為修理廠。

維修的部分興趣是因為制造航天器并不需要花費太多時間。“很多時候,當太空船發生故障時,只有一兩個部件死亡,其余部分仍在工作,”Altius Space Machines公司總裁兼首席執行官Jonathan Goff告訴The Verge。

但是,這種維修操作所需的技術尚未完全成熟。航天器需要能夠與衛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車輛穿越太空。然后,一旦服務衛星到達其中一個目標,它將需要能夠執行非常技術性的程序,例如連接新的硬件或轉移燃料。

另一個大問題是可訪問性。現在進入太空的衛星并不是完全可以被抓住的。WorldView-4被認為是“非合作的”,這意味著它沒有任何允許其他航天器停靠的功能。目前正在進行的許多衛星服務公司正試圖提出某種標準化接口來解決這個問題。這個想法是,在未來,所有衛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。這樣,衛星可以更容易地附著和分離。(雖然Astroscale的任務不僅僅是修理衛星,而是更多關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。”

對于專注于服務的Altius來說,它的界面會更復雜一些。它不僅包括一個擒抱系統,還包括某種即插即用端口,這將允許航天器將各種電子設備安裝到故障衛星上。此外,界面將包括某種用于在衛星用完推進劑的情況下輸送流體的系統。“這些界面不僅僅用于修復破壞的東西,”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星的功能。”

由于WorldView-4不是為了維修而構建的,因此它的未來似乎很嚴峻。但戈夫認為,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星外部。這將需要一些軟件調整,以重新校準車輛的新形狀和重量,以及陀螺儀的新位置。“據我了解,這應該是完全可能的,”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星。有許多正在進行的示范任務,其中許多是由Maxar完成的。NASA和Maxar正在開發一種名為Restore-L的航天器,它將試圖為已經在軌道上的政府擁有的衛星Landsat-7加油。Maxar正在開發新的維修技術以及為DARPA服務的衛星RSGS。這些任務中的大多數都是針對20世紀20年代的發射。

現在考慮所有這些是關鍵,因為像SpaceX,OneWeb,Iridium等航空航天公司希望在未來十年內將數百到數千顆衛星送入軌道。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,在他們的任務完成之前,大約有5%到10%的衛星會以某種方式發生故障,他說這是一個保守的數字。

“已經是一個擁擠的軌道環境,”布萊克比說。“所以有一些計劃來減輕未來事故的可能性,這將是至關重要的。”


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