“太空加油”：蓝海市场值得期待

近日，作为我国首颗配置柔性机械臂的商用试验卫星，驭星三号06星完成了在轨测试及关键技术验证，模拟加注燃料，也就是“太空加油”。那么，“太空加油”有哪些好处？这项测试背后，哪些技术默默地提供了支持？“太空加油”还有哪些可行方案？又即将迎来怎样的应用前景呢？

📷 驭星三号06星在轨测试柔性机械臂。

能省钱更能帮大忙

如今，越来越多的航天器遨游太空，也在不断消耗着推进剂，即燃料和氧化剂。显然，航天器的工作寿命不仅由电子设备、功能模块等是否完好来决定，还取决于它剩下多少推进剂。一旦推进剂耗尽，航天器就无法维持轨道高度或准确调整姿态，很快就会变成“太空垃圾”，既浪费轨位资源，又可能加剧“太空撞车”风险。

那该怎么办？传统方法是及时发射“接班人”，但并非所有航天器都能做到“白菜价”，全新制造、发射很可能既昂贵又误事。特别是技术进步，让航天器结构、设备的工作寿命越来越长，完全可以考虑“太空加油”延寿，还能提升机动变轨潜力，收获意外之喜。

更何况，享受“太空加油”服务的不仅有卫星，还有空间站、空间实验室等大家伙。

2017年4月，天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室成功完成了我国首次在轨补加推进剂试验，标志着我国成为第三个独立掌握这一技术的国家。这次成功为我国空间站建设运营解决了“燃料补给”这一关键问题，也为后续发展更复杂的在轨服务技术奠定了工程基础。

“象鼻触手”保平安

如果将“天舟一号”与“天宫二号”的“太空加油”技术路径称为“天地补给”模式，那么驭星三号06星探索的则是“星间服务”模式：服务卫星就像“太空加油车”，自主寻找并接近数量庞大、分布广泛的目标卫星，提供更灵活的按需“太空加油”服务。

据公开资料显示，驭星三号06星重点验证了一种柔性机械臂，其设计灵感来源于象鼻或章鱼触手，没有明显的刚性关节，通过应用柔性材料，可以更连续更平滑地弯曲扭转。这种柔性机械臂能化解服务卫星与目标卫星对接过程中的微小误差和冲击隐患，提高操作安全性和容错率。

科研人员攻克了一系列技术难关。在模拟太空高低温交替的热真空试验中，温度变化曾导致机械臂的材料发生微变形，引发机械臂失控抖动。科研人员经过三天三夜连续攻关，反复修正复杂的动力学控制算法，最终排除故障。此外，这种机械臂采用“绳索驱动”方式，其动力学模型复杂，对控制算法的要求远高于传统刚性机械臂。

“百花齐放”各有特色

近年来，“太空加油”技术吸引了国际多方航天力量积极探索。除浮动断接器方案和柔性机械臂方案外，还有多条技术路线正在并行发展：

• 诺·格公司“任务延寿飞行器”：与目标卫星对接后不直接输送推进剂，而是利用自身推进系统帮助目标卫星维持轨道，被称作“打补丁”方案。

• SpaceX“星舰”方案：以“星舰”为核心，筹建“太空加油网络”。改装型“星舰”第二级充当“太空加油站”，“运油卡车”频繁发射为加油站补充推进剂。

• 蓝色起源方案：依赖于新格伦火箭和机动性较强的太空运输器，在低地球轨道上加注推进剂后飞往更高轨道提供服务。

闯荡更广阔“蓝海”

当前，全球在轨卫星数量超过1.5万颗，还在不断加速增长，为多样化在轨服务创造了巨大的潜在市场。各国日益重视太空活动的可持续性发展，这些旺盛需求均为“太空加油”提供了更多“用武之地”。

值得注意的是，“太空加油”并非一项孤立的技术突破，而是一个融合了新材料、智能控制、先进推进系统、精密测量等诸多前沿领域科技的系统工程。未来“太空加油”普及后，很多航天器将从“一次性用完抛弃”的消耗模式逐步转向“可维护、可补给、可持续”的循环模式。

随着商业航天不断扩张和太空探索持续深入，“太空加油”必将从技术验证加速迈向实用化，为更多航天工作者创造广阔市场机遇。

⛽ 【光年2099·档案】 ⛽