人造卫星:不可维修的太空奇迹

互联网、电视广播、GPS、空中交通管制、气象预测……如果要列举人造卫星带给我们的好处,这只是清单的开始。毫不夸张地说,环绕地球数百公里的巨大人造卫星,是现代工业化生活结构无缝运作的基石。尽管我们已适应了它们的存在,但人造卫星对我们的生活至关重要。

自第一颗人造卫星——人造卫星一号发射升空以来,已有多颗人造卫星被送入环绕地球的轨道。其中一些人造卫星至今仍在运行。如果这些卫星发生故障怎么办?如果一个小部件破坏了整个卫星怎么办?故障可以修复吗?如果可以,成功的可能性有多大?

人造卫星是“一次性”的

人造卫星不可维修,换句话说,它们的设计方式就是,如果坏了,就不能修复。为了确保它们真的不用维修,制造商在设计之初就要考虑到各种各样的情况。在完成人造卫星的设计后,它们需要在不同的环境和刺激中进行测试,以验证它们承受太空恶劣环境的能力。

即使制造了一颗完美的卫星(当然不可能),下一步,也就是最重要的一步,就是将其发射到相应的轨道。这一步需要大量的基础设施,只有国力强盛的国家才能负担得起。你可能已经猜到了,将一颗卫星发射到正确的轨道需要花费巨额资金,因此工程师们正在尽最大努力确保人造卫星从地球到外太空的整个过程顺利进行。

失败总会有发生的

尽管经过了如此多的测试和检查,人造卫星仍会在太空报废。发射上千颗人造卫星,只有几百个可以运行,这意味着太空中有许多报废的卫星一直处于相应的轨道上。事实上,这些报废的卫星占了很大一部分会产生负面影响的“太空垃圾”。
有时,卫星的某个部件可能损坏,但这并不会让整颗卫星报废。只要没有关键功能故障,一切仍然会正常运转,直到它彻底坏掉的那一天。

并非所有故障都是无法修复的

这并不意味着如果人造卫星的部件坏了,它们的命运都是相同的。像哈勃望远镜和国际空间站这样具有巨大科学价值的卫星,如果任何部件出现故障,都会被及时修复。例如,国际空间站(ISS)是一个太空实验室,里面总是有几名宇航员和研究人员。这种地方几乎不可能没有故障,即使有,也不能轻易放弃。当故障出现时,技术人员和专家会立即被派往这个太空实验室。他们乘坐的航天器会接近卫星,执行空间对接操作(将航天飞机与卫星连接)并进行必要的维修。未来展望:人造卫星维修和拓展
尽管人造卫星在缺乏大量资金的情况下难以维修,但未来让人期待。维修团队(包括人员和机器人)将承担更高可操作性的任务,前提是拥有足够的燃料和往返交通工具。
卫星寿命延长解决方案
任务拓展车
Vivisat是一家合资企业,提供卫星寿命延长和保护服务。其任务拓展车(MEV)连接到目标卫星,提供动力并适时提升高度。Vivisat计划于2018年发射其首个MEV。
“凤凰”项目
美国国防高级研究计划局(DARPA)的“凤凰”项目旨在展示和开发新型卫星组装结构和运载系统。其主要任务是在轨道上组装卫星并拆除报废卫星,从而减少太空垃圾。
机器人加油
NASA的卫星服务能力办公室已开发了RRM项目。该项目在国际空间站进行了测试,并取得了初步成功。RRM是一个多方技术演示,目前用于评估修复和补充轨道卫星燃料的技术和工具,特别是那些停止工作的卫星。
机器人维修
RRM项目包括一个RRM模块和远程控制的工具包。国际空间站的机器人“德克斯特”充当技术人员,使用RRM工具对损坏的卫星进行修复。
好处
这些类型的任务可以修复和加油报废卫星,其中一些卫星可能只是由于小故障而停止工作。修复这些卫星不仅可以恢复它们的运行,还可以极大地减少太空垃圾,确保未来的太空飞行更加安全。
参考文献
维基百科
天文学名词
SciABC
维基百科:任务拓展车
NASA:轨道卫星维修研究项目报告
NASA:机器人加油任务
NASA:机器人辅助轨道卫星维修
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