中國試驗「太空加油機」 空間站和衛星有急用

當前，隨著技術的不斷成熟，衛星自身元器件的可靠性等綜合性能已經達到一個相當的高度，燃料就成為影響衛星服役壽命的重要瓶頸。一般情況下，衛星、空間站等航天器被發射到軌道上，燃料耗盡或發生故障後就會被棄用。許多被棄用的衛星本身其實功能完好，但它們的命運已經註定，只能一圈圈地在軌道上運行，直到脫離軌道墜入大氣層，或者與其他航天器相撞成為太空垃圾，最終「 油盡燈枯」。因此，科研人員試圖通過研發軌道燃料加註的相關技術，以在未來對燃料耗盡的衛星進行補給，延長大量高價值的衛星、空間站等航天器的飛行壽命，提高效費比。

此外，在軌加註服務還能夠顯著提升空間探測能力，減少運載器規模，降低任務成本，從而推動人類實現載人探火星、載人探小行星等載人深空探測夢想。

最早應用在軌加註技術的國家是蘇聯和美國。1978年，蘇聯「禮炮六號」空間站首次實現了在軌加註，目前，國際空間站已經成功進行多次在軌加註工作。以往，在軌加註技術的主要對象是空間站等大型航天器，近年來，針對尺寸相對較小的航天器——衛星進行的在軌加註開始成為各國研究的熱點。目前，美國通過「軌道快車」等計劃進行了不少在軌加註實驗，其在軌加註技術走在世界先進前列。

中國急需在軌加註能力

中國對在軌加註也具有迫切需求，無論是未來空間站建設，還是衛星延壽，都需要在軌加註技術的支撐。

按計劃，從2018年起，中國將陸續發射空間站的核心艙和實驗艙，2020年左右建成空間站，而空間站正常運行的條件之一就是掌握在軌加註技術（有人在軌加註技術）。不止如此，到2020年左右，中國在軌衛星數量將達到200顆左右，提升這些衛星的效益也需要掌握在軌加註技術（無人在軌加註技術）。然後在此基礎上，中國還可以適時研究在軌加註站技術，推動中國載人深空探測計劃的實施。

此次發射在軌加註實驗裝置是中國首次空間在軌加註試驗，相較於以往相關單位開展的關於在軌加註的理論研究、模擬分析和試驗研究，可以說這次試驗向實際應用前進了一大步。通過此次在軌加註試驗，可以對空間推進劑流量及質量測量、加註對接介面、流體傳輸、推進劑管理、空間精細化自主操作等方面開展試驗研究，探索和積累相關技術。

在軌加註技術具有廣泛應用前景，對於人類大規模、常態化的空間探索活動具有深遠影響，能夠為空間探索模式提供更多的選擇，對於降低航天運輸成本和任務風險、增強空間飛行器的任務適應性、延長空間飛行器的壽命都具有重要的作用。目前，美國在該領域相對領先，中國應加大研究投入，儘早掌握在軌加註技術。

技術與成本之間矛盾

一顆衛星的造價動輒數億美元，有的甚至更高，如果能夠在太空為其補加燃料，延長壽命，帶來的經濟效益將十分可觀。但問題是，以人類現在的技術條件和成本控制，給在軌運行的衛星補加燃料的成本，不見得比重新發射一顆衛星低多少。

此外，現在的衛星設計多以一次性使用為前提，實施補加燃料的可行性不大。今後發射的衛星如果需要進行在軌補加燃料，在設計之初就需要安裝一套較為複雜的加註系統，但這又會佔用一定的衛星有效載荷。

而且，在軌補加燃料還要面臨交會對接以及加註過程中存在的風險，一旦發生意外，損失也將是不可估量的。儘管從技術層面上說，人類目前已經掌握的交會對接、空間機械臂等技術，能夠支持我們完成太空加油的任務。但是，航天活動一直是一項高風險活動，其風險控制方面還有待加強，尤其是加註過程中容易發生的燃料泄漏等危險，不僅會導致加註失敗，甚至還會導致衛星失效。

不過，雖然在軌加註目前看上去存在一些困難，但其未來多方面的應用價值是可以預見的。除了給衛星延壽外，衛星在軌燃料加註技術還將推動先進的自動交會對接系統、機械臂等捕獲裝置的研發，而後者在未來可以為行星防禦、大型軌道結構的安裝等進行服務。此外，在軌燃料加註技術一旦被廣泛採用，將會對後續衛星、飛船等航天器的設計理念有所突破，太空開發的成本也將有效降低，同時還能有效減少太空垃圾的數量。

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