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计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力

2019年12月30日 - 创新快车道

距地约483千米轨道的美国“轨道快车”系统,在其首次在轨演示中,完成了从一个计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。航天器向另一个航天器自主运送推进剂和电池计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。。

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【据美国irconnect网站2005年7月20日报道】 诺•格公司已经向位于加州Seal
Beach地区的波音公司幻影工作室(Phantom
Works),交付了用于轨道快车任务的流体转移及推进系统。轨道快车任务被设计用于验证卫星在轨运行时自主服务所需的多种技术。

计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。“轨道快车”项目是美国国防预先研究计划局领导的项目,它于3月8日搭乘联合发射联盟的“宇宙神”5火箭发射升空,
“轨道快车”由ASTRO服务航天器和NextSat客户航天器组成。

计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。概念图:左 ASTRO 右 NextSat图片来源:波音

计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。轨道快车先进技术演示是国防预先研究计划局的一个计划,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。波音公司是主承包商,诺•格公司是国家成员之一。

在燃料运送演示中,自主太空运输机器人计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。服务航天器成功将肼推进剂运送给NextSat航天器。ASTRO的流体运送系统使用馈压或输送泵系统为典型客户航天器构型提供支持。在馈压演示中,ASTRO向NextSat输送了约14.5千克的肼。基本达到了目标值14.52千克。输送泵演示中,ASTRO向NextSat输送了约8.7千克的推进剂,比目标值7.7千克多1千克。之后,又将推进剂从NextSat输送回ASTRO。

计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。发送低成本计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。航天器对更昂贵的故障卫星进行修复和燃料补给的概念向实际应用迈进了一步。上周日两个第一代绕轨试验平台开始工作,验证太空自主修复技术。

“在轨加注燃料并升级航天器,以及将搁浅卫星送入正确轨道的能力,在商业与军事两方面都代表了太空操作中一个革命性的转变”,诺格公司空间技术开发组副组长Tom
Romesser说,“我们在航天器推进系统方面的丰富经验将会帮助我们确保这项具有巨大宇宙探索潜力的演示计划成功进行。”

ASTRO航天器还使用一个机械臂向NextSat运送了一块电池。这是一个航天器首次使用机械臂向另一个航天器自主运送硬件。之后电池被集成到NextSat的电力系统中。

这两个航天器是美国政府耗资3亿美元的“轨道快车”计划的一部分。“轨道快车”计划由美国国防预先研究计划局发起,是五角大楼的主要研发支持项目。

计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。计划由美国国防预先研究计划局发起,它的目的是验证在轨自主卫星服务的能力。波音国家将建造自动空间运输器与自动化轨道器卫星,以及一颗名为NextSat的被维修卫星(由国家成员鲍尔航空航天公司建造),还将执行自主卫星服务的在轨演示,该项演示计划将于2006年启动。

这些演示是在最低级的航天器自主水平下进行的,所谓最低级的航天器自主水平要求地面给出一些“处置许可”确认。地面人员启用ATP以便密切监视和评价操作。未来的演示将需要非常少的ATP,允许“轨道快车”在较高的自主度下进行飞行活动。最高级自主度下,将不需要ATP。

任务包括两个航天器,ASTRO与NextSat。自主空间转移及机器人轨道器是任务中的主动航天器,较小的NextSat将既扮演补给站,又扮演被修复的客户卫星的角色。官方对“轨道快车”在该领域内的多项美国首创技术大加吹捧,包括卫星修复、自主机器人和在轨燃料加注等技术。

诺格公司提供的ASTRO星载硬件系统,除了为六自由度(six-degree-of-freedom)飞行器控制提供推力外,还将演示肼推进剂向或经由NextSat卫星的自动转移。

通过演示前的系统校验,地面人员确认在运输操作中,航天器能够保持连通且密封严密。

ASTRO和NextSat分别由波音幻影工作室和鲍尔宇航公司建造,自3月8日从卡纳维拉尔角空军基地发射以来一直停靠在一起。两颗卫星绕距地球300英里高的轨道飞行,即将开始一系列实验,包括利用机器臂进行多次交会、捕获与转移操作。
ASTRO
卫星的机器臂上还装有可拍摄1600张图像的照相机,NextSat可进行与地面录像机相匹配的操作。

该项目的承造商国家包括波音公司(负责ASTRO运载火箭,自主交会对接,系统准备),鲍尔航空航天公司(负责NextSat航天器),诺•格公司(负责液体转移系统,维修载具推进系统),MDAssociates公司(负责制造维修载具自动臂),Starsys研究公司,以及Draper实验室。(祖国航天工程咨询中心
侯丹 顾升高)

“轨道快车”项目组还包括NASA、鲍尔宇航公司、诺斯罗普·格鲁门太空技术公司、MDA公司、查尔斯·斯塔克·德雷珀实验室公司和Starsys研究公司。波音公司认为自主在轨服务和交会靠近操作是获得更加可操作的及时响应型太空的重要组成要素。

工程师们首先为卫星未分离时设计了一系列实验。名为“情景0”的第一项实验将进行几项液体输送和机器臂验证。

“情景0”试验过程

4月1日,将ASTRO推进剂箱中的肼燃料泵入到NextSat中,开启了“情景0”试验,标志着“轨道快车”开始了全面的运转。由于上个月ASTRO的姿态控制系统问题,试验平台开始运转的时间比计划推迟。

ASTRO携带约重300磅的推进剂,用于燃料加注试验和之后的交会操作。后续的燃料输送试验将尝试以不同的流动速率,利用泵式加注和压力加注两种方法进行试验。

ASTRO上附有一节电池和一次级传感器处理计算机,这两个备件被称为轨道替换单元,ASTRO将在任务中使用机器臂抓取并移动电池和传感器处理计算机。本周五将进行首次使用机器臂的试验,机器臂将从ASTRO抓取备用电池,并插入到NextSat上。

任务中,机器臂将会数次将电池在ASTRO和NextSat之间进行来回转移,但在不进行转移时,电池将会留在NextSat上提供外部动力。依照设计程序,在任务后期加入的传感器处理计算机,只是将其从ASTRO移走后再放置回去,以试验传感器处理计算机的接口界面。

若计划进展顺利,“情景0”试验将持续大约20天。“轨道快车”将执行11个分试验,包括九项卫星间燃料输送和两项利用10英尺长机器臂将物体抓取到NextSat卫星上的试验。

任务进程

在“情景1”中
,重达156磅的机器臂将抓住NextSat,把它推离ASTRO,这项实验可能在4月末开始,预计持续11天。试验中,NextSat是未固定的,以便丢弃连接两颗卫星的结合环。此后,ASTRO还将再次抓取NextSat进行燃料补给试验,转移备用轨道替换单元。NextSat可通过对接或利用ASTRO上的机器臂被抓取。

在“情景2”到“情景5”的过程中,工程师还设计了一系列渐进的步骤,将使ASTRO与NextSat分离,在3周内逐渐增大它们之间的距离。

“情景6”到“情景8”过程中,为进行远距离交会验证试验,
ASTRO将上升至距离NextSat7千米的高度上。当NextSat再次对接时,ASTRO将再次向NextSat输送燃料,并与NextSat进行备用部件的转移。

虽然试验计划允许ASTRO主动飞近NextSat,但控制对接试验的自动控制软件给地面控制者在出现错误时中断验证的机会。

“轨道快车”任务计划预计持续三个月,但两颗卫星设计寿命为至少一年。如果计划任务按时完成,该任务将继续参加最多四项空军太空司令部的附加试验。

目标及意义

ASTRO与NextSat星载技术可以使未来军用侦察卫星通过提供足够的燃料,对地面目标进行位置保持。该项技术还可以通过在轨维修和设备更换与升级,帮助延长民用卫星的使用寿命。

运行在赤道上空35887公里轨道上的通信卫星,很适于开展轨道维修任务。同样的后勤服务还适用于航天器组件。操作者可以计划定期更换电池或计算机以保持卫星状态或对老化的卫星进行系统升级。

卫星维修计划的另一项重要用途是在军事卫星方面。军方可以在危险地区进行卫星机动,而不必担心推进剂的用量,因为可以发射燃料补给航天器。

因发射问题而定位于错误轨道的卫星,也可以利用轨道燃料补给卫星解决这一问题。未进入轨道的卫星离开低轨道所消耗的储备燃料可以得到补充,使得卫星可以完成任务,不至于完全失败。实用型的“轨道快车”还将包括在轨卫星网络。

但类似“轨道快车”的计划的前景主要取决于卫星的拥有者的决策,他们需要采用适配器以允许维修卫星的访问。

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