具有粘附功能的小航天器資料

1、合作目標：由于大型航天器(如空間站)的功能結構超過運載工具的運載要求，其在軌組裝、 檢修與維護成為航天界的焦點問題，在軌服務概念隨之而生。在軌服務包括：在軌補給燃料、檢修衛(wèi)星、更換元部件和進行空間組裝。診斷確定需要什么樣的服務;補給則是增加、更新或者替換零部件和補充消耗品， 如續(xù)加電源、衛(wèi)星上可自主裝配的模塊化功能部件等;維修補救是一套涉及修理、 安裝的操作任務，如飛行器表面去污，增加或者減少表面的涂料和結構材料，剪 切、捆綁一些固定裝置來完成已失效的部署等。在軌服務國內外外研究現(xiàn)狀：美國：20世紀60年代，開始研究；20世紀80年代進入全面計劃和實施階段， 最終確定以衛(wèi)星編隊、空間攻防等為需

2、求的在軌服務發(fā)展思路。、1、XSS試驗衛(wèi)星系統(tǒng)：對微小衛(wèi)星進行觀測、補給和維修等試驗任務，探究了 航天器空間自主交匯、逼近技術，并論證了對接完成后的包括模塊更換等的 在軌裝配任務?！皩嶒炐l(wèi)星系統(tǒng)” (XSS)是美國空軍研究實驗室、空軍航天與導彈系統(tǒng)中心、海 軍研究實驗室等機構聯(lián)合開展的一項研究項目。該項目始于1997年12月，目的 是研究一種全自主控制的微小型衛(wèi)星，這種衛(wèi)星具有在軌檢查、交會、與目標物 體在軌對接、圍繞目標物體進行近距離機動的能力XSS-10于2003年1月28 日搭載Delta-II火箭發(fā)射。它先后3次“漂浮”在已經廢棄的衛(wèi)星上面200m左 右，然后變軌機動到100m以內，通

3、過數(shù)據(jù)鏈將實時圖像傳回地面控制中心，。 XSS-11是XSS-10的后續(xù)衛(wèi)星，也具有成像和機動能力，它開展了自主交會試驗， 其完成的主要項目包括近距離檢查飛行器狀態(tài)、監(jiān)視空間目標、實現(xiàn)太空飛行器 燃料補給操作等。XSS-11已經被納入NASA的“新盛世”計劃，編號ST6AR”， 今后美空軍很可能在此基礎上研制正式的反衛(wèi)星型號。2、“軌道快車”項目：1999年公布，目的在于開發(fā)研究未來空間在軌補給和修 復與重構技術。是較完整的在軌服務體系，成為太空防御的重要手段之一，旨在 試驗在軌衛(wèi)星的自我維護、保養(yǎng)和生存能力。驗證在軌自主對接、在軌加注、模 塊更換、維修升級等關鍵技術。主要為試驗驗證，用具有燃

4、料輸送系統(tǒng)、軌道更 換單元、對接機械臂系統(tǒng)、交會、接近敏感器的追蹤星和模擬故障衛(wèi)星的目標星 兩顆星組成試驗系統(tǒng)。美國國防部期望通過該驗證系統(tǒng)獲得新的空間操作能力，其中包括:為衛(wèi)星補 充燃料使其能夠進行機動以擴大覆蓋范圍;改變衛(wèi)星飛臨目標上空的時間并提高 衛(wèi)星的生存能力;對在軌衛(wèi)星進行維修、更換故障組件以延長其壽命;更新在軌衛(wèi) 星的系統(tǒng)部件并調整衛(wèi)星結構，使衛(wèi)星能夠在發(fā)射后進行技術升級而不需要用新 衛(wèi)星替代;進行空間資源保護或部署專用衛(wèi)星進行空間檢查;在提高在軌衛(wèi)星性能 的同時減少其壽命周期費用;為其他軌道維修任務提供技術儲備。試驗用兩顆衛(wèi)星，Astro星和NextSat星。工作方式：“軌道快車

5、”工作時，先 由Astro從補給星中取出燃料、電子部件等補給物品，并將其運送到NextSat附 近，然后，由Astro上的機器臂捕獲NextSat，并將其拉近，當Astro與NextSat 間的距離不足10cm時，由Astro上的對接機構固定住NextSat上的目標部位， 完成“軟對接”。接著，在Astro與NextSat之間建立傳輸數(shù)據(jù)的鏈路，兩者的 燃料口也實現(xiàn)對接，形成密封的管路。之后，Astro就可以將補給品更新在 NextSat的適當部位。2007年3月8日，美國采取“一箭多星”的方式，將兩顆名為“軌道快車” 的小型衛(wèi)星送入軌道。該衛(wèi)星總重不到1噸，具備很強的機動變軌能力，可以 通過

6、軌道機動進入其他衛(wèi)星的運行軌道。衛(wèi)星具有高度自動化的機械手臂，可以 在空間軌道上執(zhí)行偵察、監(jiān)視、檢測、補充燃料和修理任務。甚至可以像“寄生 蟲”一樣附著在敵方衛(wèi)星上，必要時軟殺傷或直接摧毀敵方衛(wèi)星，具有“太空擄 星”的能力。如果“軌道快車”研制成功，它可以像空中加油機一樣，通過在軌 燃料加注，極大地提高衛(wèi)星的機動能力，機動偵察地面目標，避開敵方的過頂預 報，也能以較少的衛(wèi)星構成局部的機動偵察網絡。日本：NASDA先后研制和了工程試驗衛(wèi)星（ETS-VII）和H-2運載器，驗證在軌檢 查、部件更換、數(shù)據(jù)交換、交會對接等在軌服務任務，并取得成功。加拿大：加拿大空間機器人技術也處于世界領先水平，早在1

7、981年即為美國航 天飛機艦隊設計并制造了加拿大臂（SRMS），多次執(zhí)行在軌服務任務，在在軌裝 配運輸物資、維修、更換升級組件、維護有效載荷方面都取得了成功。后又設計 制造了加拿大二臂（SSRMS），工作時可以一端抓持于活動基座MBS上，另一 端安裝靈巧手SPDM，可于空間桁架上爬行。非合作目標:寄生衛(wèi)星當小衛(wèi)星進一步發(fā)展軌道機動和逼近?？康哪芰?，并且實現(xiàn)微質量與微功耗 化時，就可以把小衛(wèi)星變成寄生衛(wèi)星,“神不知、鬼不覺”地寄生在敵星上面。也 可以由一顆小衛(wèi)星釋放多顆寄生衛(wèi)星，寄生衛(wèi)星附著在敵星上，長期潛伏，隨時都 可進行對敵星攻擊，例如隨意釋放氣體，改變敵星軌道位置，或者啟動飛輪,改變敵 星

8、姿態(tài)指向,甚至發(fā)生姿態(tài)翻滾。也可以起爆火工品，摧毀敵星等。國外微小衛(wèi)星在空間攻防中的應用：動能裝撞擊器：平時部署在工作（潛伏）軌道長期隱蔽;需要時小衛(wèi)星釋放動能撞擊 器，通過變軌機動和各階段制導控制，構成一條攻擊軌道。若各階段制導系統(tǒng)能 夠正確發(fā)揮作用，則可以精確擊中目標。空間雷:把具有軌道機動和接近能力的微小衛(wèi)星裝上炸藥，長期潛伏在工作軌道。 需要時可以快速機動，接近目標，根據(jù)裝藥數(shù)量和摧毀目標要求，在距目標一定 距離內引爆炸藥，這樣就變成一顆難于防御的空間雷。天基微波干擾器：裝載微波干擾器的微小衛(wèi)跟飛或繞飛目標星，通過跟飛或繞飛 可選擇最有利的方位和時間，截獲敵方空間信息鏈路數(shù)據(jù)與測控信號

9、，并對其進 行欺騙干擾，削弱敵方軍用信息網絡對作戰(zhàn)體系支持能力。天基化學物質噴灑器：微小衛(wèi)星裝有化學物質噴灑器，必要時軌道機動和接近到 目標附近，然后噴灑化學物質，從而污染星上儀器（例如光學敏感器）和太陽帆板 光電池等設備，導致儀器失靈和太陽能電池破壞或性能惡化。軌道位置推移器：當微小衛(wèi)星具有軌道機動和靠近的能力時，可用來改變敵方衛(wèi) 星軌道位置和姿態(tài)，從而保衛(wèi)己方在靈敏地區(qū)的安全。防御與警衛(wèi)器：在己方衛(wèi)星四周布置1顆或多顆小衛(wèi)星（編隊繞飛），星上安裝相 關探測器。通過微小衛(wèi)星對我星繞飛，可起到防御作用，同時可探測我星周圍是 否有異?，F(xiàn)象。一旦有敵情，經辨別后，立刻發(fā)出警報或者發(fā)射干擾信號，破壞 來犯衛(wèi)星制導系統(tǒng)。必要時也可撞擊來犯敵星，舍身保護已星，起到警衛(wèi)作用。 空間態(tài)勢觀測和監(jiān)視器：由多顆微小衛(wèi)星組成編隊飛行，每顆小衛(wèi)星都裝有不同 類型探測器，例如可見光、紅外、微波等等。組成一個網絡觀測器，同時觀測和 監(jiān)視一個區(qū)域或者一個目標。寄生衛(wèi)星：當小衛(wèi)星進一步發(fā)展軌道機動和逼近?？康哪芰?，并且實現(xiàn)微重量與 微功耗化，就可以把小衛(wèi)星變成寄生衛(wèi)星，實現(xiàn)神不知，鬼不覺地寄生在敵星上 面。也可以由一顆小衛(wèi)星釋放多顆寄生衛(wèi)星。寄生衛(wèi)星附著在敵星，長期潛伏， 隨