近日，NASA论证，能否利用执行商业任务的龙飞船为哈勃太空望远镜提供在轨维护、升轨延寿等服务。其实，从开展新颖的太空实验到“抢救”航天器，从太空游到承担某些国家任务，商业航天服务领域不断扩大，越来越丰富多彩，就让我们看看商业航天那些趣味盎然或令人惊叹的花样吧。

帮“哈勃”续命到2050年

最近，NASA和SpaceX公司签署协议,主要由商业富豪出资，研究如何利用龙飞船帮助哈勃太空望远镜延寿。初步规划是，龙飞船充当拖船，将“哈勃”的轨道高度提升数十公里，恢复最初设计的600公里轨道高度，并维持稳定运行到2050年。

哈勃太空望远镜

“哈勃”已经在太空中工作了30多年，自2009年维护以来，在大气阻力、地球电磁场、太阳辐射压力等综合影响下，它的轨道高度逐渐下降。据估算，如果不采取挽救措施，“哈勃”在2037年至少有50%的可能性再入大气层。然而，航天飞机已全部退役，NASA近年来希望延长“哈勃”的工作寿命，却面临“巧妇难为无米之炊”的窘境。

正所谓“天无绝人之路”。航天飞机曾在“哈勃”上安装了圆形柔性捕获装置，当时是为便于对接机器人或航天器，处理紧急事务，并在“哈勃”退役时将其拖离轨道，没想到这个装置使龙飞船为“哈勃”升轨延寿成为可能。

不过，SpaceX公司完成这项任务仍面临较大困难。NASA没提供最新数据和资料，所以龙飞船与“哈勃”对接所需数据、提升轨道所消耗的能量等都需要SpaceX公司自行计算。这需要依据大量历史数据，借助建模和仿真手段，地面团队才有望准确掌握。

此外，航天器的实际运行轨道即便偏离设计轨道，误差一般也会保持在给定范围内。如果偏离过大，维持轨道的动力执行器会及时启动，自主地修正误差，调整轨道。“哈勃”的轨道高度已经下降了30多公里，估计它的轨道维持动力装置已停止工作，或许是没有燃料了，或许是出现卡死故障等，具体原因需要地面团队根据大量历史遥测参数分析后才能确定。

考虑到这些困难，外界估计，龙飞船提升“哈勃”轨道的行动可能要2028年才能实施。

清理垃圾抢救航天器

龙飞船如果真能为“哈勃”延寿，NASA会收获巨大的经济效益——且不说“哈勃”本身价值15亿美元（这是美元尚未过量超发的1990年币值），此前NASA曾规划在2030年前确保“哈勃”安全地受控离轨，需要付出的精力和代价可想而知。更重要的是，这项任务有望为清理太空垃圾事业带来福音。

哈勃太空望远镜

随着航天发射和在轨试验越来越多，在近地轨道上聚集了大量太空垃圾，不时酿成“太空撞车”，威胁航天器安全。哈勃太空望远镜这样的近地轨道大型航天器如果能被成功抢救，无疑会鼓舞商业航天新势力涌入太空垃圾清理、航天器补加抢救等领域。

此前，国外一些商业航天企业提出了花样百出的太空垃圾清理方案：有的计划使用高强度纤维编织的大网，大量拦截空间碎片；有的设想部署较高功率的激光发射器，使细碎的太空垃圾受热融化或被“打飞”到更远的轨道；有的建议开发太空机器人，依靠机械臂抱住太空垃圾，或者用超级黏合剂紧紧地粘住空间碎片；还有的想给太空垃圾插上“翅膀”，也就是发射可折叠的薄膜，与太空垃圾对接后展开，把太空垃圾拖走。

随着技术进步和试验进展，精打细算的商业航天公司决定“更进一步”，认为把太空垃圾销毁或拖去墓地轨道显得浪费，不如通过补加推进剂，让到寿的航天器“起死回生”，或者回收太空垃圾的高价值材料，在轨加工。

2020年2月25日，在轨延寿飞行器MEV-1成功对接了即将到寿的卫星，使这颗卫星可以继续工作5年。此后，在轨延寿服务进入常态化运营阶段。

一些商业航天公司更加雄心勃勃，不满足于一对一服务，而是规划建设“太空加油站”。科研团队从立方星的概念出发，以桁架结构为主体，两边各放置多个立方星大小的燃料储箱，在末端装上对接机构，便于推进剂不足的卫星在轨补给。

随着航天器利用的轨道越来越多，未来“太空加油站”很可能广泛分布在近地轨道、月球轨道乃至更遥远的深空探测途中。

今年5月25日，“火星前哨演示-1”商业载荷飞上太空，演示了在轨安全高效地切削金属片，而那些金属片的材质与还未首飞的火神-半人马座火箭上面级外壳相同。显然，商业航天公司企图从太空中“淘金”，获取高价值材料，甚至未来可能在轨制造航天器部件，减轻发射补给压力。

商业太空游也有国家队

近年来，商业太空游吸引了众多非官方人士的目光。2021年，维珍银河公司和蓝色起源公司相继实现了亚轨道旅游。2021年9月16日，SpaceX公司实现了首次“全平民”太空入轨旅游，将4名太空游客带到550公里高度轨道，环绕地球观光3天。与此同时，有游客付费前往国际空间站，还计划开展太空行走。商业航天公司甚至规划了不少以盈利为目标的空间站或空间实验室。未来，航天运输费用进一步下降后，太空旅游将有广阔前景。

随着商业航天公司的载人发射技术逐渐成熟，一些国家队、环保组织等也干脆购买商业载人航天服务。

最近，公理空间公司先后与阿联酋、土耳其、加拿大、沙特等国达成商业载人航天合作协议，准备将多国航天员送入太空。

据悉，1名阿联酋航天员2023年将前往国际空间站，执行长期飞行任务。沙特已经启动了一项航天员培训计划，目的是为航天员参与太空科学实验、联合国际伙伴研究或独立飞行做好准备，计划于2023年派2名航天员前往国际空间站。土耳其自2021年成立航天局后，计划在2023年将本国首位航天员送入太空，并在国际空间站生活工作7-10天，以纪念土耳其建国100周年。

其实，这并不令人意外，毕竟国际空间站的美俄欧日官方乘组都已乘坐SpaceX公司的载人龙飞船了，相信未来商业航天企业会接到更多国家队订单。（作者：闻新 李香 牛若愚）

来源: 中国航天报

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