历史首次，私人卫星在地球同步轨道对接卫星提供“续命”服务

2020 年 2 月 5 日，全球航空航太巨头诺斯洛普‧格拉曼的 MEV-1“Mission Extension Vehicle-1”卫星在地球同步轨道上方 180 英里的地方找到 Intelsat 的 IS-901 通讯卫星。

经过准确的定位与测试，MEV-1 于 2020 年 2 月 25 日美国东部时间 02:15（UTC 时间 07:15）与 Intelsat 901 完成对接，拉开商用卫星对接的时代的巨幕。

商用卫星为什么要在地球同步轨道对接？

相信不少人看到这个消息后都一脸茫然，地球同步轨道是什么？为什么要在那里对接？卫星之间怎么对接的？别急，这里为你整理一下。

只要一个物体水平方向速度达到 7.9 km/s 的第一宇宙速度，就能环绕地球飞行。因为不同的用途，这些卫星的轨道有高有低，之前人类只在 300km 到 200km 的近地轨道，用装有标准对接口的载人飞船或者太空站进行对接。

与载人飞船不同，通讯卫星工作在距离地球 35,900km 的地球同步轨道中，以保证绕飞速度与地球自转相同。因为其他行星引力和太阳风的原因，同步轨道卫星需要耗费推进剂定位轨道。也就是说，推进剂消耗完毕的那一天，就是卫星失效的那一天。

通常情况下，同步轨道卫星寿命在 10 年到 15 年之间，推进剂将要耗尽时，卫星会将轨道抬高 300 公里，进入废弃卫星轨道。如果不考虑卫星轨道推进剂问题，大部分卫星在进入废弃轨道时仍能正常工作。

如果为这些卫星提供动力和控制能力，它们仍然可以继续服役，这就是 MEV 系列卫星存在的理由。

MEV-1 如何与通讯卫星对接？

载人飞船和太空站之所以能对接，是因为双方都有设计好的对接机构，对接时能相互捕获，吸收冲击能量后锁定位置。

而通讯卫星并没有设计这样的对接机构，之前的通讯卫星在设计时就没想过要与其他太空飞行器进行对接，当然就不会将沉重的对接机构装在卫星上了，但这不代表没办法进行对接。

美国的航天飞机在设计时就考虑到捕获回收外太空的卫星，所以装了机械手臂，可以用抓机器手臂捕获卫星，这是方法一。

还有另一种方法，也就是 MEV-1 采用的方法，将一根探针从被捕获卫星的推进喷管处插入，并穿过喷管最狭窄的部分，并在其中部署张开的“手指”。

这就好像装修时在墙上打一个“膨胀螺丝”，先将膨胀螺纹放入钻孔中，再将钉子打入，让膨胀螺纹与钻孔壁卡住。

这些动作相当于完成了对接机构的捕获功能，MEV-1 卫星在对接部位还有 3 根支柱。MEV-1 卫星将探针向后拉，就可以将目标卫星固定在这 3 根支柱上，完成对接结构的锁定工作。

我们之前已经提到，大部分同步轨道的通讯卫星之所以失效，不是卫星设备损坏。而是缺少推进剂，无法维持正确的轨道和正确的姿态。MEV-1 在对接后就替代了失效卫星的发动机和姿态维持系统。

它将重新把卫星带回工作轨道，并用自身的姿态控制系统稳定卫星姿态。具体地说，就是给没油的卫星加了一个“拖车”，拖着卫星跑。

这次 MEV-1 与 Intelsat 901 卫星对接后，将推动其回到同步轨道的工作位置，并继续服役 5 年，在 5 年服役任务后，MEV-1 将再次把 Intelsat 901 卫星送回“坟墓”轨道，解除对接后为新的太空飞行器提供轨道寿命延长服务。

（Source：影片截图）

可能你会问，在一次任务周期后，MEV-1 的推进剂还够吗？MEV-1 采用两组比冲“代表太空推进的效率”超高的电推进器，可以用电磁场对推进剂加速，可以用较少的推进剂长时间推动卫星，虽然不能推动火箭上天，但改变轨道还是绰绰有余的。

MEV-1 的出现代表什么？

一颗在地球同步轨道运行的卫星往往十分昂贵，不仅是因为卫星上搭载了精密通讯设备和精密仪器，也是因为同步轨道需要更大的火箭，发射成本也比低轨高得多。

对于这些高成本，高使用价值卫星来说，多工作一年，就能获得更多的收益。但推进剂总有耗完的一天，如果能用其他办法延长卫星的使用寿命，人类不但能减少同步卫星的更换频率、提高单颗卫星的收益率，也能避免卫星在轨道失效，成为太空垃圾。

这次对接，是人类第一次用两颗商业卫星在同步轨道进行对接，是太空运输服务和太空垃圾处理的里程碑事件。

未来，还会有更多被埋葬在“坟墓”轨道里的卫星死而复生，为人类带来更高的价值。

（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：诺斯洛普‧格拉曼）

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