延壽“哈勃”，商業(yè)航天添彩

近日，NASA論證，能否利用執(zhí)行商業(yè)任務的龍飛船為哈勃太空望遠鏡提供在軌維護、升軌延壽等服務。其實，從開展新穎的太空實驗到“搶救”航天器，從太空游到承擔某些國家任務，商業(yè)航天服務領域不斷擴大，越來越豐富多彩，就讓我們看看商業(yè)航天那些趣味盎然或令人驚嘆的花樣吧。

幫“哈勃”續(xù)命到2050年

最近，NASA和SpaceX公司簽署協(xié)議,主要由商業(yè)富豪出資，研究如何利用龍飛船幫助哈勃太空望遠鏡延壽。初步規(guī)劃是，龍飛船充當拖船，將“哈勃”的軌道高度提升數十公里，恢復最初設計的600公里軌道高度，并維持穩(wěn)定運行到2050年。

哈勃太空望遠鏡

“哈勃”已經在太空中工作了30多年，自2009年維護以來，在大氣阻力、地球電磁場、太陽輻射壓力等綜合影響下，它的軌道高度逐漸下降。據估算，如果不采取挽救措施，“哈勃”在2037年至少有50%的可能性再入大氣層。然而，航天飛機已全部退役，NASA近年來希望延長“哈勃”的工作壽命，卻面臨“巧婦難為無米之炊”的窘境。

正所謂“天無絕人之路”。航天飛機曾在“哈勃”上安裝了圓形柔性捕獲裝置，當時是為便于對接機器人或航天器，處理緊急事務，并在“哈勃”退役時將其拖離軌道，沒想到這個裝置使龍飛船為“哈勃”升軌延壽成為可能。

不過，SpaceX公司完成這項任務仍面臨較大困難。NASA沒提供最新數據和資料，所以龍飛船與“哈勃”對接所需數據、提升軌道所消耗的能量等都需要SpaceX公司自行計算。這需要依據大量歷史數據，借助建模和仿真手段，地面團隊才有望準確掌握。

此外，航天器的實際運行軌道即便偏離設計軌道，誤差一般也會保持在給定范圍內。如果偏離過大，維持軌道的動力執(zhí)行器會及時啟動，自主地修正誤差，調整軌道。“哈勃”的軌道高度已經下降了30多公里，估計它的軌道維持動力裝置已停止工作，或許是沒有燃料了，或許是出現卡死故障等，具體原因需要地面團隊根據大量歷史遙測參數分析后才能確定。

考慮到這些困難，外界估計，龍飛船提升“哈勃”軌道的行動可能要2028年才能實施。

清理垃圾搶救航天器

龍飛船如果真能為“哈勃”延壽，NASA會收獲巨大的經濟效益——且不說“哈勃”本身價值15億美元（這是美元尚未過量超發(fā)的1990年幣值），此前NASA曾規(guī)劃在2030年前確保“哈勃”安全地受控離軌，需要付出的精力和代價可想而知。更重要的是，這項任務有望為清理太空垃圾事業(yè)帶來福音。

哈勃太空望遠鏡

隨著航天發(fā)射和在軌試驗越來越多，在近地軌道上聚集了大量太空垃圾，不時釀成“太空撞車”，威脅航天器安全。哈勃太空望遠鏡這樣的近地軌道大型航天器如果能被成功搶救，無疑會鼓舞商業(yè)航天新勢力涌入太空垃圾清理、航天器補加搶救等領域。

此前，國外一些商業(yè)航天企業(yè)提出了花樣百出的太空垃圾清理方案：有的計劃使用高強度纖維編織的大網，大量攔截空間碎片；有的設想部署較高功率的激光發(fā)射器，使細碎的太空垃圾受熱融化或被“打飛”到更遠的軌道；有的建議開發(fā)太空機器人，依靠機械臂抱住太空垃圾，或者用超級黏合劑緊緊地粘住空間碎片；還有的想給太空垃圾插上“翅膀”，也就是發(fā)射可折疊的薄膜，與太空垃圾對接后展開，把太空垃圾拖走。

隨著技術進步和試驗進展，精打細算的商業(yè)航天公司決定“更進一步”，認為把太空垃圾銷毀或拖去墓地軌道顯得浪費，不如通過補加推進劑，讓到壽的航天器“起死回生”，或者回收太空垃圾的高價值材料，在軌加工。

2020年2月25日，在軌延壽飛行器MEV-1成功對接了即將到壽的衛(wèi)星，使這顆衛(wèi)星可以繼續(xù)工作5年。此后，在軌延壽服務進入常態(tài)化運營階段。

一些商業(yè)航天公司更加雄心勃勃，不滿足于一對一服務，而是規(guī)劃建設“太空加油站”。科研團隊從立方星的概念出發(fā)，以桁架結構為主體，兩邊各放置多個立方星大小的燃料儲箱，在末端裝上對接機構，便于推進劑不足的衛(wèi)星在軌補給。

隨著航天器利用的軌道越來越多，未來“太空加油站”很可能廣泛分布在近地軌道、月球軌道乃至更遙遠的深空探測途中。

今年5月25日，“火星前哨演示-1”商業(yè)載荷飛上太空，演示了在軌安全高效地切削金屬片，而那些金屬片的材質與還未首飛的火神-半人馬座火箭上面級外殼相同。顯然，商業(yè)航天公司企圖從太空中“淘金”，獲取高價值材料，甚至未來可能在軌制造航天器部件，減輕發(fā)射補給壓力。

商業(yè)太空游也有國家隊

近年來，商業(yè)太空游吸引了眾多非官方人士的目光。2021年，維珍銀河公司和藍色起源公司相繼實現了亞軌道旅游。2021年9月16日，SpaceX公司實現了首次“全平民”太空入軌旅游，將4名太空游客帶到550公里高度軌道，環(huán)繞地球觀光3天。與此同時，有游客付費前往國際空間站，還計劃開展太空行走。商業(yè)航天公司甚至規(guī)劃了不少以盈利為目標的空間站或空間實驗室。未來，航天運輸費用進一步下降后，太空旅游將有廣闊前景。

隨著商業(yè)航天公司的載人發(fā)射技術逐漸成熟，一些國家隊、環(huán)保組織等也干脆購買商業(yè)載人航天服務。

最近，公理空間公司先后與阿聯(lián)酋、土耳其、加拿大、沙特等國達成商業(yè)載人航天合作協(xié)議，準備將多國航天員送入太空。

據悉，1名阿聯(lián)酋航天員2023年將前往國際空間站，執(zhí)行長期飛行任務。沙特已經啟動了一項航天員培訓計劃，目的是為航天員參與太空科學實驗、聯(lián)合國際伙伴研究或獨立飛行做好準備，計劃于2023年派2名航天員前往國際空間站。土耳其自2021年成立航天局后，計劃在2023年將本國首位航天員送入太空，并在國際空間站生活工作7-10天，以紀念土耳其建國100周年。

其實，這并不令人意外，畢竟國際空間站的美俄歐日官方乘組都已乘坐SpaceX公司的載人龍飛船了，相信未來商業(yè)航天企業(yè)會接到更多國家隊訂單。（作者：聞新 李香 牛若愚）