衛星在軌維修或將在2019年成為現實

提示：航天設備貴的這麼離譜，不是說那一顆一顆的電子器件有多高的價值，而在於整個航天工業流程。當某個流程實現了革命性的優化，也許一年時間就能省下一艘航空母艦！（本文共1982張圖，閱讀約需5分鐘）

正文（據spacenews網站消息編譯）

近年來，隨著大眾對衛星業務多樣化的需求，快速發展的航天科技使得衛星運營商在面對「如何處置即將退役的在軌衛星」時陷入兩難：到底是應該發射一顆新衛星，還是修修補補延長服役時間？

這就是新興行業——「空間在軌服務」誕生的源動力。

MEV-1的發射將開啟空間在軌服務約30億美元的市場，屆時衛星運營商和政府部門都是其服務對象。

北方空間研究所（NSR：Northern Sky Research，位於美國馬薩諸塞州劍橋市）的高級分析師Carolyn Belle說：「空間在軌服務的對象首先瞄準的是GEO衛星。當前世界經濟大環境並不穩定，衛星製造商和服務提供商正在考慮為他們的衛星尋找新的出路，他們認為衛星在軌延壽或許是一個比較經濟的選擇。」

NSR在1月份發表了針對空間軌道服務市場的第一份報告。該報告指出：在未來，空間軌道可提供多種服務，最主要的服務項目就是「衛星在軌加油」，這可以讓接近設計壽命的在軌衛星超期服役，這部分市場估值大約30億美元。除了續命衛星的服務，其他包括衛星出/入軌、在軌維修業務等也將成為現實。就目前的技術水平而言，還無法實現太陽能電池板、天線、載荷的維修，因而市場份額相對較小。

Carolyn Belle認為：「當前大概有153顆GEO衛星（多數為商用衛星）有接受在軌服務的需求。這種需求已存在多年，但直到最近才算有實質上的技術突破。另外，全球產能下降的現實威脅促使衛星製造商和服務商尋求新的出路，他們開始關注NGEO衛星和其它一些相關的技術。」

Carolyn Belle指出：「公司的管理層對投資行為向來謹慎，其中最大項的開支就是購買新衛星。在市場真正穩定下來之前，想辦法延長衛星服役時間是相對理智的行為。因為GEO衛星的設計壽命一般是15年，在這段時間內足夠產生一場新技術革命，攪局本就就難以捉摸的衛星業務市場。」

在LEO空間服務方面，勞拉空間系統公司（SSL：Space Systems Loral，位於美國加州）正在開發為NASA開發一艘名為Restore-L的航天器。該航天器計劃於2020年發射，主要對LEO衛星加註燃料，同時對在軌維修、航天器組裝和軌道碎片清除等進行技術探索。

NSR的分析師Shagun Sachdeva說：「LEO市場的技術積累不如GEO市場。由於LEO衛星的製造和發射成本不高，衛星替換比續命更實際。在未來，LEO衛星重定位和脫軌服務也許會成為在軌服務業務需求之一。」

短評

在軌衛星的服役年限（壽命）主要取決於兩個因素：電力系統的持久性和電子器件的可靠性。

衛星在軌工作依靠電力系統提供動力支持，一是太陽能電池，二是從地面帶來的燃料。前者主要用於衛星載荷供電，後者主要用於執行有關「位置保持、誤差修正、姿態調整」等動作指令。

衛星上使用的電子器件是堪稱是世界工業發展水平的代表，其可靠性已經達到一個相當的高度，大大超過衛星電力系統的持久性。所以，在當前技術條件下，衛星服役年限的短板就是電力系統的壽命。

換句話說，當從地面帶來的燃料耗盡之後，即使太陽能電池和載荷完好無損，衛星也無法正常工作。因為衛星會在空間攝動的影響下逐漸脫離既定軌道，直到進入大氣層燒毀或與其他航天器相撞，成為太空垃圾。

關於衛星加油，講兩個方面的問題。

第一是技術上是否可行。理論上是完全可行的，戰鬥機空中加油技術已經很成熟了，國際空間站在太空運轉了近20年，期間數次加油。現在將加油的對象換成衛星這種小型航天器，理論上是可以實現的。

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早在上世紀60 年代，航天器在軌服務（包括在軌加註）的概念就已經誕生，但長期處於「紙上談兵」階段。其中矛盾的關鍵在於航天器的受油介面：由於在軌航天器沒有設計專門的受油介面，供油設備自然無法供油；而待發的衛星不願冒險加裝還處於實驗階段的受油裝置，整個項目也就陷入僵局。

這事兒如果能成，也不失為在軌服務市場的一針催化劑，從此之後，航天器身上「一次性用品」的標籤，也許可以撕掉了。

第二是商業上是否可行。空間軌道服務這個行業盤口太大，光靠政府還吃不動，必須引入市場競爭，激活民間資本。在上文中，NSR的分析師認為有153顆GEO衛星接近使用壽命，面臨「替換還是續命」的選擇，有近30億的市場規模。

一顆GEO衛星造價約2億（GPS衛星約0.5億，還有高達100億的間諜衛星），SpaceX的獵鷹火箭最低發射報價是0.9億，載荷（按5噸計算）發射費用約500萬。粗略計算一下，重新造一顆衛星並發射升空需要大約3億，而續命服務的花費可能不到2億。省了近30%！！

當然了，這筆買賣的計算過程哪能如此簡單草率，我這麼做只是為了讓大家有一個數量級的概念。航天設備貴的這麼離譜，不是說那一顆一顆的電子器件有多高的價值，而在於整個航天工業流程。當某個流程實現了革命性的優化，也許一年時間就能省下一艘航空母艦！

對了，所有涉及到的金額，當然都是美元。

END

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