2020 年 2 月 5 日，全球航空航天巨頭諾斯羅普·格魯曼的 MEV-1「Mission Extension Vehicle-1」衛(wèi)星在地球同步軌道上方 180 英里的地方找到 Intelsat 的 IS-901 通信衛(wèi)星。

　　經過準確的定位與測試，MEV-1 于 2020 年 2 月 25 日美國東部時間 02:15（UTC 時間 07:15）與 Intelsat 901 完成了對接。拉開了商用衛(wèi)星對接的時代的巨幕。

▲MEV-1 與 Intelsat 901 對接

　　商用衛(wèi)星為什么要在地球同步軌道對接？

　　相信不少人看到這個消息后都一臉茫然，地球同步軌道是什么？為什么要在那里對接？衛(wèi)星之間怎么對接的？別急，我來為你梳理一下。

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　　我們知道，只要一個物體水平方向速度達到 7.9 km/h 的第一宇宙速度，就能環(huán)繞地球飛行。因為不同的用途，這些衛(wèi)星的軌道有高有低，之前人類只在 300km 到 200km 的近地軌道，用裝有標準對接口的載人飛船或者空間站進行對接。

▲ 衛(wèi)星軌道圖示圖片來自：Wiki

　　與載人飛船不同，通訊衛(wèi)星工作在距離地球 35900km 的地球同步軌道中，以保證繞飛速度與地球自轉相同。因為其他行星引力和太陽風的原因，同步軌道衛(wèi)星需要耗費推進劑定位軌道。也就是說，推進劑消耗完畢的那一天，就是衛(wèi)星失效的那一天。

▲ 同步軌道，又稱地球靜止軌道 圖片來自：Wiki

　　通常情況下，同步軌道衛(wèi)星壽命在 10 年到 15 年之間，推進劑將要耗盡時，衛(wèi)星會將軌道抬高 300 公里，進入廢棄衛(wèi)星軌道。如果不考慮衛(wèi)星軌道推進劑問題，大部分衛(wèi)星在進入廢棄軌道時仍能正常工作。

▲ 被人造物環(huán)繞的地球

　　如果為這些衛(wèi)星提供動力和控制能力，它們仍然可以繼續(xù)服役。這就是 MEV 系列衛(wèi)星存在的理由。

　　MEV-1 是如何與通信衛(wèi)星對接的？

　　載人飛船和空間站之所以能對接，是因為雙方都有設計好的對接機構，對接時能相互捕獲，吸收沖擊能量后鎖定位置。

▲ 神州十一號與天宮二號對接

　　而通信衛(wèi)星并沒有設計這樣的對接機構，之前的通信衛(wèi)星在設計時就沒想過要與其他航天器進行對接，當然就不會將沉重的對接機構裝在衛(wèi)星上了。但這不代表沒辦法進行對接。

▲ 可以清晰的看到對接環(huán)

　　美國的航天飛機在設計時就有考慮到捕獲回收外太空的衛(wèi)星，所以裝了個機械臂，可以用抓手捕獲衛(wèi)星，這是方法一。

▲ 航天飛機維修衛(wèi)星

　　還有另一種方法，也就是 MEV-1 采用的方法，將一根探針從被捕獲衛(wèi)星的推進噴管處插入，并穿過噴管最狹窄的部分，并在其中部署張開的「手指」。

▲MEV-1 將探針插入廢棄衛(wèi)星噴口中

　　這就好像裝修時在墻上打一個「膨脹螺絲」，先將膨脹螺紋放入鉆孔中，在將釘子打入，讓膨脹螺紋與鉆孔壁卡住。

　　這些動作相當于完成了對接機構的捕獲功能，MEV-1 衛(wèi)星在對接部位還有三根支柱。MEV-1 衛(wèi)星將探針向后拉，就可以將目標衛(wèi)星固定在這三根支柱上，完成對接結構的鎖定工作。

▲ 對接過程

　　我們之前已經提到，大部分同步軌道的通訊衛(wèi)星之所以失效，不是衛(wèi)星設備損壞。而是缺少推進劑，無法維持正確的軌道和正確的姿態(tài)。MEV-1 在對接后就替代了失效衛(wèi)星的發(fā)動機和姿態(tài)維持系統(tǒng)。

▲ 形成組合體

　　它將重新把衛(wèi)星帶回工作軌道，并用自身的姿態(tài)控制系統(tǒng)穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)。形象的說，就是給沒油的衛(wèi)星加了一個「拖車」，拖著衛(wèi)星跑。

　　這次 MEV-1 與 Intelsat 901 衛(wèi)星對接后，將推動其回到同步軌道的工作位置，并繼續(xù)服役 5 年，在 5 年服役任務后，MEV-1 將再次把 Intelsat 901 衛(wèi)星送回「墳墓」軌道，解除對接后為新的航天器提供軌道壽命延長服務。

　　可能你會問，在一次任務周期后，MEV-1 的推進劑還夠么？MEV-1 采用了兩組比沖「代表太空推進的效率」超高的電推進器，可以用電磁場對推進劑加速，可以用較少的推進劑長時間推動衛(wèi)星，雖然不能推動火箭上天，但改變軌道還是綽綽有余的。

▲ 離子推進器圖片來自：Wiki

　　MEV-1 的出現(xiàn)代表著什么？

　　一顆在地球同步軌道運行的衛(wèi)星往往十分昂貴，不僅是因為衛(wèi)星上搭載了精密通訊設備和精密儀器，也是因為同步軌道需要更大的火箭，發(fā)射成本也比低軌高得多。

　　對于這些高成本，高使用價值衛(wèi)星來說，多工作一年，就能獲得更多的收益。但推進劑總有耗完的一天，如果能用其他辦法延長衛(wèi)星的使用壽命，人類不但能減少同步衛(wèi)星的更換頻率、提高單顆衛(wèi)星的收益率，也能避免衛(wèi)星在軌道失效，成為太空垃圾。

▲ 回收舊衛(wèi)星成為可能

　　這次對接，是人類第一次用兩顆商業(yè)衛(wèi)星在同步軌道進行對接，是太空運輸服務和太空垃圾處理的里程碑事件。

　　未來，還會有更多被埋葬在「墳墓」軌道里的衛(wèi)星死而復生，為人類帶來更高的價值。

總結

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