凤凰涅槃——美军研究卫星组件再利用技术

+ 李 妍 志英 编译

就现在的技术而言，通信卫星一旦出现故障，就意味着要花巨资重新发射另一颗卫星进行替换。而事实上，那些因老旧或是因故障而废弃的卫星上仍然有很多可以用的天线、太阳能阵列以及其他组件，目前还没有办法对它们进行再利用。

为此，美国国防高级研究计划局推出了一个“凤凰”计划，旨在通过多种技术来联合“收割”并再利用已经退役的静止轨道卫星上依然有价值的组件。“凤凰”计划希望通过自动机械装置来移除和再利用那些位于“墓地”轨道内的卫星上的组件，从而能以更低的成本提供连续不间断的全球持续通信能力。

“凤凰”计划将利用旧的卫星组件来开发一种“Satlet”小型卫星，即纳卫星。它可以随商用卫星搭载发射，能以更低的成本抵达地球静止轨道。进入轨道后，这种卫星可以自动连接到非功能性的联动卫星天线上，并可以利用F6卫星系统体系架构创建一种新的空间系统。图为“凤凰”计划小型卫星示意图。

“凤凰”计划还打算利用旧的卫星组件构建分离式卫星并送入静止轨道，称为“照管人”卫星，即一种服务卫星。“照管人”与纳卫星一样，可以承载有效载荷在轨交付系统。有效载荷随同商用卫星一起发射。一旦被送入轨道即与商用卫星分离，并与“照管人”卫星连接，可作为卫星服务站的组成部分。

“照管人”卫星要安装具有抓握能力的机械臂，以通过使用特殊的空间工具将纳卫星和组件从有效载荷在轨交付系统上移除，因而这种机械臂也是“凤凰”计划的一个开发内容。

众所周知，空间技术的传统设计、开发、构建和部署通常是一个长期的过程，且成本昂贵。通过“凤凰”计划，美国防信息系统局就可以以更低的成本以及更快的速度向空间系统插入新技术。

“凤凰”计划的关键，在于积极地与那些涉及重要技术领域的国际和非传统空间机构展开合作，这些领域包括：

◆ 耐辐射微电子装置和存储器；

◆ 用于点对点连接以及控制业界电子控制系统的分布式无线移动平台解决方案；

◆ 陆地微缩影像导航及控制测量领域；

◆ 工业标准的业界机器人端口效应器以及工具变化机制与技术；

◆ 计算机辅助医学机器人显微外科技术远程会诊工具和影像；

◆ 近海油气钻井行业使用的水下遥测成像/视频技术；

◆ 大容量微电子和计算机数据存储方面的陆地制造技术；

◆ 电子设备及系统的陆地热管理设计技术；

◆ 大容量金属薄板及其他材料的低成本工业制造技术；

◆ 用于不同材料的附加制造技术。

“凤凰”计划预计在2015年演示对已有的合作退役卫星天线进行“收割”的能力，即通过地球遥控在轨抓握工具，将这些天线从已经不工作的卫星上进行分离。被分离的卫星天线经过重新配置后将生成一种“新”的自由飞行空间系统，该系统将可进行独立操作并演示空间再利用概念。