2020年2月25日，美国诺格公司研制的任务拓展飞行器-1（MEV-1）成功与超期服役的国际通信卫星-901（Intelsat-901）交会对接，在完成卫星组合体在轨测试后，将为Intelsat-901提供5年工作寿命延长服务。这是全球首次成功实施的商业在轨服务任务，标志着在轨服务应用发展迈入了新的阶段。
▲ MEV-1与目标交会对接过程的实拍图组
01
项目回顾
2019 年10 月9 日，诺格公司的MEV-1在俄罗斯拜科努尔航天发射场通过质子-M（Proton-M）火箭以“一箭双星”的方式成功发射，共同发射另一颗卫星为欧洲通信卫星-5WB（Eutelsat-5WB）。
MEV项目始于2011年，最初计划研制不少于5个系列航天器，首星MEV-1原计划在2018年发射。在经历1年发射延迟后，MEV-1于2019年第四季度成功发射升空，卫星设计寿命15年，将为Intelsat-901卫星提供5年期的商业在轨延寿服务。
02
项目最新进展
MEV-1的服务对象是国际通信卫星公司（INTELSAT）的Intelsat-901卫星。Intelsat-901卫星于2001年6月9日发射，原设计寿命13年，至今已在轨运行超过18年时间，超期工作5年，卫星处于寿命末期。根据INTELSAT公司报告与相关国际条约规定，Intelsat-901卫星会在2019年内耗尽所有燃料前完成离轨处置，抬升300km 轨道高度至坟墓轨道。MEV-1会在坟墓轨道与Intelsat-901卫星对接后重新定点到新的轨位，继续提供通信服务。
2019年MEV-1卫星在完成星箭分离后，开始利用全电推模块向Intelsat-901目标轨道转移，整个过程需要约3~4个月时间。2020 年2月中旬，诺格公司宣布MEV-1抵达Intelsat-901卫星所在坟墓轨道附近，2月25日成功与Intelsat-901卫星对接。目前，卫星组合体正在进行性能测试，随后将重新定点到27.5°(W) 的新轨位，为北美、非洲和欧洲提供5年期延长通信服务。
根据诺格公司公布的计划与最近进展，MEV-1在首个服务周期的任务实施情况如下，目前正处于卫星组合体在轨测试阶段。
1）2019年10月9日MEV-1发射升空，在完成与运载火箭分离释放后，利用全电推模块进入地球同步转移轨道（GTO），耗费约3~4个月时间到达Intelsat-901卫星所在的坟墓轨道。
2）Intelsat-901卫星在MEV-1进行轨道转移过程中，利用剩余燃料抬升轨道至GEO坟墓轨道。
3）2020年2月中旬MEV-1抵达Intelsat-901卫星所在坟墓轨道附近后，随后基于星载照明与视觉系统抵近Intelsat-901卫星，接收地面控制系统指令，执行最终交会对接操作。
4）两星相距约1m距离时，地面控制系统授权MEV-1从Intelsat-901卫星背地面自主抵近完成对接操作。2020年2月25日，两星成功在Intelsat-901卫星远地点发动机所在面进行对接。
5） 目前MEV-1与Intelsat-901卫星对接完成的卫星组合体正在进行基本的在轨测试工作。
6）当卫星组合体测试完毕后，由坟墓轨道重新定点至27.5°(W) 的新GEO轨道业务轨位。未来由MEV-1为卫星组合体提供5年业务运行所必须轨道保持、姿态控制等服务。
7）5年服务周期结束后，卫星组合体再次抬升轨道高度至坟墓轨道，由MEV-1辅助Intelsat -901卫星完成离轨处置操作。
8）卫星组合体分离为原Intelsat-901卫星和MEV-1。MEV-1将在剩余寿命内开始下一次服务计划。
03
后续计划
按照诺格公司最新计划，MEV-2将在2020年内搭载阿里安-5（Aniane-5）运载火箭发射，在轨延寿服务对象为INTELSAT公司的另一颗卫星。后续其他的MEV航天器发射计划目前暂未公开。
除此之外，诺格公司在2018年对外公布MEV系列的升级型号—“任务机器人飞行器”（MRV）。MRV将搭载空间机械臂载荷，可利用“任务扩展吊舱”（MEP）载荷为客户卫星提供有限的延寿服务。MRV 在“任务扩展吊舱”安装完毕后直接与客户分离，可在有限设计寿命内为更多的卫星提供在轨延寿服务。
得益于首次MEV-1任务的成功实施，美国国防部高级研究计划局（DARPA）在2020年3月4日宣布，已经选定诺格公司成为军用在轨服务项目—“地球同步轨道卫星自主服务”（RSGS）的商业合作伙伴。双方协议，由诺格公司为RSGS项目提供卫星平台及技术支持，由美国海军研究实验室（NRL）为MRV提供双臂空间机械臂载荷及相关支持。RSGS项目将利用自主服务航天器平台在GEO轨道开展在轨操作服务的创新性研究项目，主要目标是为目标提供灵巧操作能力。按照DARPA公布的最新进度，RSGS将在2023财年开展在轨演示试验，诺格公司的加入必将为项目成功实施提供保障与支撑。
04
小结
“在轨服务”概念自20世纪60年代诞生至今已有超过50年的历史，世界各国从概念研究、技术演示验证到业务系统部署，开展了大量的研究与实验工作。美国自21世纪初启动低轨“轨道快车”项目，历经近20年技术研发和在轨试验验证的持续积累，成功在2020年2月实施全球首次商业在轨服务任务。
在轨服务系统作为一种新型的航天系统，具有卫星接管延寿、燃料加注、故障维修、模块更换、功能升级、在轨组装与建造等广阔应用前景，在未来发展模式趋于成熟后，或将彻底改变航天系统设计理念。
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