在轨加油技术：卫星的“长生不老药”?

　　近日，美国太空军授予诺·格公司一份开发卫星加油能力的合同。诺·格公司去年还从美国空间系统司令部获得过一份合同，研发一颗名为“地球同步辅助支援加油系统”的加油卫星，并计划在2027年开始执行任务。卫星加油技术正在重塑卫星生命周期。

　　卫星加油技术是指通过太空操作，为在轨运行的卫星补充燃料或更换推进剂的技术。这项技术旨在延长卫星寿命、提升任务灵活性，并减少太空垃圾的产生。

　　那么，为什么要发展卫星加油技术呢?首先，燃料耗尽是卫星寿命的主要限制因素。卫星通常依靠自身携带的推进剂调整轨道、维持姿态或规避碰撞。一旦燃料耗尽，即使其他设备正常，卫星也会失效。

　　其次是经济性需求。发射新卫星成本高昂，单颗卫星发射费用可达数千万美元，延长现有卫星寿命可以降低卫星运营成本，更具性价比。

　　并且，卫星加油技术能够满足太空可持续发展需要。减少失效卫星成为太空垃圾的风险，可缓解近地轨道拥挤问题。

　　不过，卫星加油技术还面临诸多难点。一是兼容性问题，不同卫星的燃料类型、接口设计不统一;二是微重力环境下燃料传输需克服液体表面张力、气泡混合等问题;三是给卫星加油需要进行高精度操作，对接精度需达到厘米级，且需避免碰撞风险;四是该技术初期研发和部署成本高，需要通过规模化应用才能降低成本。

　　卫星加油技术的应用场景非常广阔。对军用卫星而言，卫星加油技术可延长关键资产的服役时间，增强战略灵活性。部署在地球静止轨道的大型侦察、通信卫星单星成本通常超过20亿美元，且从制造到发射的全周期耗时长达5～8年。卫星加油技术可将卫星实际服役周期从10～15年延长至20年以上，避免因燃料耗尽导致的功能中断。

　　对商业通信卫星而言，为地球静止轨道卫星定期加注燃料，可以避免替换成本。

　　未来，随着卫星加油技术的不断成熟，卫星加油的服务范围有望从地球静止轨道卫星延伸至低轨卫星和中轨卫星，甚至在月球或火星轨道设立“燃料仓库”，支持长期深空探测任务。

文章转载于：中国航天报·飞天科普周刊