2020年2月25日，美國諾格公司研製的任務拓展飛行器-1（MEV-1）成功與超期服役的國際通信衛星-901（Intelsat-901）交會對接，在完成衛星組合體在軌測試後，將為Intelsat-901提供5年工作壽命延長服務。這是全球首次成功實施的商業在軌服務任務，標誌著在軌服務應用發展邁入了新的階段。
▲ MEV-1與目標交會對接過程的實拍圖組
01
項目回顧
2019 年10 月9 日，諾格公司的MEV-1在俄羅斯拜科努爾航天發射場通過質子-M（Proton-M）火箭以“一箭雙星”的方式成功發射，共同發射另一顆衛星為歐洲通信衛星-5WB（Eutelsat-5WB）。
MEV項目始於2011年，最初計劃研製不少於5個系列航天器，首星MEV-1原計劃在2018年發射。在經歷1年發射延遲後，MEV-1於2019年第四季度成功發射升空，衛星設計壽命15年，將為Intelsat-901衛星提供5年期的商業在軌延壽服務。
02
項目最新進展
MEV-1的服務對象是國際通信衛星公司（INTELSAT）的Intelsat-901衛星。Intelsat-901衛星於2001年6月9日發射，原設計壽命13年，至今已在軌運行超過18年時間，超期工作5年，衛星處於壽命末期。根據INTELSAT公司報告與相關國際條約規定，Intelsat-901衛星會在2019年內耗盡所有燃料前完成離軌處置，抬升300km 軌道高度至墳墓軌道。MEV-1會在墳墓軌道與Intelsat-901衛星對接後重新定點到新的軌位，繼續提供通信服務。
2019年MEV-1衛星在完成星箭分離後，開始利用全電推模塊向Intelsat-901目標軌道轉移，整個過程需要約3~4個月時間。2020 年2月中旬，諾格公司宣佈MEV-1抵達Intelsat-901衛星所在墳墓軌道附近，2月25日成功與Intelsat-901衛星對接。目前，衛星組合體正在進行性能測試，隨後將重新定點到27.5°(W) 的新軌位，為北美、非洲和歐洲提供5年期延長通信服務。
根據諾格公司公佈的計劃與最近進展，MEV-1在首個服務週期的任務實施情況如下，目前正處於衛星組合體在軌測試階段。
1）2019年10月9日MEV-1發射升空，在完成與運載火箭分離釋放後，利用全電推模塊進入地球同步轉移軌道（GTO），耗費約3~4個月時間到達Intelsat-901衛星所在的墳墓軌道。
2）Intelsat-901衛星在MEV-1進行軌道轉移過程中，利用剩餘燃料抬升軌道至GEO墳墓軌道。
3）2020年2月中旬MEV-1抵達Intelsat-901衛星所在墳墓軌道附近後，隨後基於星載照明與視覺系統抵近Intelsat-901衛星，接收地面控制系統指令，執行最終交會對接操作。
4）兩星相距約1m距離時，地面控制系統授權MEV-1從Intelsat-901衛星背地面自主抵近完成對接操作。2020年2月25日，兩星成功在Intelsat-901衛星遠地點發動機所在面進行對接。
5） 目前MEV-1與Intelsat-901衛星對接完成的衛星組合體正在進行基本的在軌測試工作。
6）當衛星組合體測試完畢後，由墳墓軌道重新定點至27.5°(W) 的新GEO軌道業務軌位。未來由MEV-1為衛星組合體提供5年業務運行所必須軌道保持、姿態控制等服務。
7）5年服務週期結束後，衛星組合體再次抬升軌道高度至墳墓軌道，由MEV-1輔助Intelsat -901衛星完成離軌處置操作。
8）衛星組合體分離為原Intelsat-901衛星和MEV-1。MEV-1將在剩餘壽命內開始下一次服務計劃。
03
後續計劃
按照諾格公司最新計劃，MEV-2將在2020年內搭載阿里安-5（Aniane-5）運載火箭發射，在軌延壽服務對象為INTELSAT公司的另一顆衛星。後續其他的MEV航天器發射計劃目前暫未公開。
除此之外，諾格公司在2018年對外公佈MEV系列的升級型號—“任務機器人飛行器”（MRV）。MRV將搭載空間機械臂載荷，可利用“任務擴展吊艙”（MEP）載荷為客戶衛星提供有限的延壽服務。MRV 在“任務擴展吊艙”安裝完畢後直接與客戶分離，可在有限設計壽命內為更多的衛星提供在軌延壽服務。
得益於首次MEV-1任務的成功實施，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）在2020年3月4日宣佈，已經選定諾格公司成為軍用在軌服務項目—“地球同步軌道衛星自主服務”（RSGS）的商業合作伙伴。雙方協議，由諾格公司為RSGS項目提供衛星平臺及技術支持，由美國海軍研究實驗室（NRL）為MRV提供雙臂空間機械臂載荷及相關支持。RSGS項目將利用自主服務航天器平臺在GEO軌道開展在軌操作服務的創新性研究項目，主要目標是為目標提供靈巧操作能力。按照DARPA公佈的最新進度，RSGS將在2023財年開展在軌演示試驗，諾格公司的加入必將為項目成功實施提供保障與支撐。
04
小結
“在軌服務”概念自20世紀60年代誕生至今已有超過50年的歷史，世界各國從概念研究、技術演示驗證到業務系統部署，開展了大量的研究與實驗工作。美國自21世紀初啟動低軌“軌道快車”項目，歷經近20年技術研發和在軌試驗驗證的持續積累，成功在2020年2月實施全球首次商業在軌服務任務。
在軌服務系統作為一種新型的航天系統，具有衛星接管延壽、燃料加註、故障維修、模塊更換、功能升級、在軌組裝與建造等廣闊應用前景，在未來發展模式趨於成熟後，或將徹底改變航天系統設計理念。
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