对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化

对地球静止轨道（GeosynchronousOrbit,GEO）卫星在轨加注燃料以延长其工作寿命蕴含着巨大的经济价值,而执行加注任务的服务航天器在轨组网方案直接影响在轨加注任务全局。文章以GEO卫星为在轨服务对象,开展了提供加注服务的航天器最优组网方案研究。提出了1个燃料存储站加N个加注飞行器的服务航天器体系架构,燃料存储站承载大量燃料,长期在轨稳定运行;加注飞行器机动运行,执行对GEO卫星加注任务,当加注飞行器燃料不足时,返回燃料存储站获取燃料。燃料存储站的质量、运行轨道,加注飞行器的数目、质量与运行轨道、对GEO卫星提供加注的加注飞行器任务分配等是组网方案研究的重点,建立了以对GEO卫星加注任务的响应时间短、服务系统成本低为互斥评价准则的服务航天器组网方案的多目标优化设计数学模型,分析了组网方案优化问题的求解方法及流程,采用多目标粒子群算法对服务航天器组网方案进行了优化设计,通过分析一组非支配优化设计结果对于2个互斥评价准则的平衡性,提出了1个燃料存储站加4～6个加注飞行器的服务航天器最优组网方案。     

圆轨道航天器在轨加注任务空间燃料站部署问题

在轨服务技术因在航天器故障修复、寿命延长及军事方面有重大辅助作用而越来越受到各航天大国的重视,作为在轨服务技术重要组成部分的在轨燃料补给技术也越来越受到关注。文章针对圆轨道航天器在轨燃料加注任务,将空间燃料站技术与多目标在轨加注技术相结合,对基于燃料站的在轨加注模式进行了研究,提出了一种基于聚类分析的在轨加注任务调度及优化算法。通过对双脉冲轨道转移问题的求解与分析,获得了轨道转移速度增量和轨道参数之间的关系,在此基础上分析了圆轨道航天器在轨加注任务调度问题,并根据调度模型的变量和约束关系,建立了圆轨道航天器在轨加注任务多目标规划模型,并采用免疫遗传算法对加注任务调度空间燃料站选址问题进行了研究。以30颗目标航天器的在轨加注任务为例进行了数值仿真,并由燃料消耗的计算结果验证了算法的有效性。     

圆轨道航天器在轨加注任务空间燃料站部署问题

在轨服务技术因在航天器故障修复、寿命延长及军事方面有重大辅助作用而越来越受到各航天大国的重视,作为在轨服务技术重要组成部分的在轨燃料补给技术也越来越受到关注。文章针对圆轨道航天器在轨燃料加注任务,将空间燃料站技术与多目标在轨加注技术相结合,对基于燃料站的在轨加注模式进行了研究,提出了一种基于聚类分析的在轨加注任务调度及优化算法。通过对双脉冲轨道转移问题的求解与分析,获得了轨道转移速度增量和轨道参数之间的关系,在此基础上分析了圆轨道航天器在轨加注任务调度问题,并根据调度模型的变量和约束关系,建立了圆轨道航天器在轨加注任务多目标规划模型,并采用免疫遗传算法对加注任务调度空间燃料站选址问题进行了研究。以30颗目标航天器的在轨加注任务为例进行了数值仿真,并由燃料消耗的计算结果验证了算法的有效性。     

他山之石 可以攻玉——国外卫星在轨操作系统发展分析

卫星在轨操作任务主要包括在轨燃料加注、在轨模块更换、在轨发射、在轨空间碎片清除等。值得指出的是,在轨操作可以针对己方航天器进行,也可以针对敌方航天器进行。能够通过在轨加注延长航天器寿命,也可以利用交会对接和空间机械手技术将敌方航天器拖离目标轨道,具有巨大的商业和军用潜力。     

卫星轨道服务系统的发展与应用前景

1 引言 □□根据美国国防部高级研究计划局的合同,由波音公司牵头的研制团队,正在加快研制称为"轨道快车"(Orbital Express)的自主机器人卫星轨道服务系统.2006年9月将发射验证系统,2010年部署实用操作系统,构成在轨加注燃料、维修和卫星升级等置换卫星部件能力.加注燃料能延长卫星寿命,增加发射裕度,提高卫星机动性.利用设计成轨道置换单元(ORU)的硬件包在轨置换部件,使在轨卫星能得到维修或升级.验证卫星的主要任务是验证轨道交会和接近操作、软件捕获、标准接口、机器人、流体加注器和轨道置换单元的置换器功效.经过验证和对用户需求调查,最终实用系统的服务范围将有一定规模的扩大.     

国外在轨装配技术发展简析

2016年,欧洲航天局（ESA）将资助研究立方星在轨自主交会对接技术,拟在此基础上发展利用多颗立方星在轨自主装配成大型航天器的技术。2015年,美国公布了多个在轨装配技术项目：美国航空航天局（NASA）于7月宣布开展“大型结构系统太空装配”（SALSSA）项目;劳拉空间系统公司（SS/L）在8月被美国国防高级研究计划局（DARPA）授予用于在轨自主装配地球静止轨道通信卫星的“蜻蜓”（Dragonfly）项目合同;11月,NASA在“临界点”（Tipping Point）计划规划的“航天器与空间结构的机器人太空制造与装配”主题下授出了3份合同,其中包括与劳拉空间系统公司合作开展“蜻蜓”项目地面演示和飞行演示验证。在轨装配技术将成为低成本快速部署航天器的途径之一,推动大型高性能航天器（例如大型深空探测补给站和空间望远镜）的发展,是以美国为主的、多个国家大力发展的重要在轨服务技术。     

国外在轨服务系统最新发展(上)

正近年各国持续推进在轨服务系统的项目研究,主要涉及辅助变轨、碎片移除、在轨燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级几个方面。其中,美国重点关注在轨装配、在轨燃料加注任务与相关技术,欧洲重点关注低地球轨道(LEO)碎片移除任务与相关技术,日本、德国等依托自身先进的机械臂技术开展在轨服务项目。从现有发展规划来看,目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段,各系统将在2020年前后实现在轨演示试验。随着航天技术的不断发展,未来将会实现更多多功能业务型的在轨服务,航天资产也将向在轨可建造、在     

国外在轨服务系统最新发展(下)

正(上接本刊2017年第10期)近年各国持续推进在轨服务系统的项目研究,主要涉及辅助变轨、碎片移除、在轨燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级几个方面。其中,美国重点关注在轨装配、在轨燃料加注任务与相关技术,欧洲重点关注低地球轨道(LEO)碎片移除任务与相关技术,日本、德国等依托自身先进的机械臂技术开展在轨服务项目。从现有发展规划来看,目前在轨服务系统的发展还处于初级阶段,各系统将在2020年前后实现在轨演示试验。随着航天技术的不断发展,未来将会实现更多多功能业务型的在轨服务,航天资产也将向在轨可建造、在     

戈期-K气象卫星升空进入储存轨道

美国的一颗新式地球静止轨道环境业务卫星戈斯一K（GOES－K，卫星发射入轨后便改名为GOES－IO），于今年4月25日凌晨1时49分，用洛克希德一马丁公司的宇宙神一l火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射升空。这颗卫星与众不同的是，它首先将进入一条储存轨道（storageorbit），在轨道上储存2年，一旦需要，便可用于替换美国目前在轨工作的两颗GOES卫星之一。GOES－K气象卫星的发射准备工作进展顺利，于今年3月运到佛罗里达州的太特斯维尔，在那里加注燃料并装入运载火箭的有效载荷整流罩。据美国国家海洋与大气局（NOAA）人士称，气象卫星…     

“美国移动卫星”升空欲在航空通信中占一席之地

美国移动卫星公司（ＡＭＳＣ）的美国移动卫星一１［ＡＭＳＣ－１，原名“移动星”（Ｍｓａｔ）」，于１９９５年４月７日用“宇宙神”火箭发射成功。该卫星的两个大面积太阳电池翼已经成功地展开。它现正向着地球静止轨道上的定点位置漂移。定点以后将进行为期数月的在轨测试，然后为用户提供移动电话服务。美国移动卫星公司计划从明年一季度开始为用户提供航空通信业务。ＡＭＳＣ－１卫星是迄今为止世界上第一颗专用于陆上移动通信的商业卫星。ＡＭＳＣ系统由两颗地球静止轨道卫星组成，互为备份。卫星通信天线覆盖地面区域的直径约为５５…     

美国新一代导弹预警卫星指日可待

美国空军2006年11月17日宣布,由洛马公司开发的美国新一代导弹预警卫星中的“天基红外系统-高轨道”(SBIRS-High)卫星上的探测器已进行了在轨传输数据的测试,测试取得了圆满成功。首颗大椭圆轨道卫星的星载探测器是由诺格公司负责制造的。如果把“天基红外系统-高轨道”卫星比作是反导系统中的“眼睛”的话,那么探测器则是“眼睛”中的“瞳孔”。新科状元技高一筹美国现正全力研制既可探测来袭的战略导弹,又能探测战术导弹的“天基红外系统”。它将用于监视和预警全球导弹发射,包括发射时间、地点、弹头轨迹以及着陆地点估计等;为“战区…     

国内外上面级发动机技术发展现状与趋势

近两年,随着我国的远征－1、1A、2上面级相继完成首飞,“远征”系列上面级的型谱逐步完善。2015年3月30日,我国长征-3C/远征－1上面级（又称“太空摆渡车”）首次发射成功,将一颗“北斗”导航卫星送入预定轨道。2015年7月25日,长征-3B/远征－1上面级以一箭双星方式成功将两颗北斗导航卫星送入预定轨道。2016年6月26日,长征-7/远征－1A上面级（升级版“太空摆渡车”）成功将多用途飞船缩比返回舱、傲龙－1空间碎片主动清理飞行器、天鸽飞行器（2个）、在轨加注实验装置和翱翔之星等5项6个载荷送入预定轨道。2016年11月3日,长征－5/远征－2上面级成功将实践-17卫星送入预定轨道,远征－2上面级是我国目前规模最大、变轨能力最强的上面级。     

空间扫描

美国成功发射国家侦察局的卫星2007年12月10日,一枚宇宙神-5火箭成功发射国家侦察局的一颗秘密卫星,这颗秘密卫星名为NROL-24。火箭发射几小时后,联合发射联盟召开了新闻发布会,但是没有透露此次任务的详细信息。分析人士推测这个有效载荷可能是一颗工作在高椭圆轨道的通信卫星,它将向地面中继其他侦察卫星的数据。这是宇宙神-5火箭2007年的第4次发射。美国将研发微小卫星星簇保护大型在轨航天器2007年12月6日美国国防高级研究计划局(DARPA)向潜在竞标商介绍了名为“微小、独立、协作航天器”(TICS)概念的卫星星簇初始设计合同。在TI…     

航天器在轨流体补给系统的概念研究

1 概况 □□航天器寿命受到航天器上可消耗物质装载量的限制。航天器上可消耗流体物质包括推进剂、制冷剂、电源介质和生保气体等。航天器载荷舱内载有一些低温测量仪器（如红外天文望远镜），需要通过低温制冷系统来维持低温测量仪器的工作温度，因此制冷剂耗损直接影响测量仪器的寿命。航天器变轨和轨道保持需要消耗一定的燃料，对于长期工作航天器，其燃料将影响航天器的在轨寿命和轨道保持要求。 在空间轨道上建立长期的大型空间实验室（如国际空间站），需要消耗大量的流体物质，因而需要定期地补给燃料。例如，航天大国正积极致力于…     

劳拉将为美军方建造机械臂

正劳拉空间系统公司已与美国国防高级研究项目局(DARPA)签署了价值2070万美元的一项合同,为该局的静地轨道卫星在轨服务技术验证项目设计和建造两个机械臂。DARPA近年来已将其"静地卫星机器人服务"(RSGS)计划列为一项重点航天项目,将试验一个能在地球同步轨道或其附近安全地开展一系列作业的机器人服务航天器,用来检查受损的卫星或松开星上被卡住的太阳能电池阵。星上机械臂将使服务星     

国外地球静止轨道在轨服务卫星系统技术发展概况

地球静止轨道（GEO）在轨服务技术在促进经济、国防和空间技术发展方面有重要意义。本文概述了国外在轨服务卫星系统技术研究进展,包括美国、欧洲及其他国家的GEO在轨服务研究计划和美国在轨服务关键技术的试验情况,从目标监视和导航测量、捕获连接、在轨服务机械臂和组合体动力学参数辨识及建模控制等方面介绍了在轨服务的关键技术进展情况。总结了在轨服务卫星系统技术的发展现状,提出了未来GEO在轨服务卫星系统技术的发展展望。     

2022年国外导航卫星系统发展综述

<正>2022年，国外共进行3次导航卫星发射活动，均获成功，发射导航卫星3颗，均属俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）系统导航卫星，其中，2颗GLONASS-K1卫星，1颗GLONASS-M卫星；其他国家未进行导航卫星发射。截至2022年底，国外在轨导航卫星98颗；在轨运行并提供导航服务的卫星90颗，其中，美国“全球定位系统”（GPS）31颗，俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）系统23颗，欧洲“伽利略”（GALILEO）系统24颗，日本“准天顶”（QZSS）系统5颗，“印度导航星座” 1(NavIC)7颗卫星。     

高丽星-1工作寿命将减半

由洛克希德·马丁公司为韩国研制的高丽星－１（Ｋｏｒｅａｓａｔ－１）通信卫星，于８月５日用麦道公司的德尔他－２运载火箭发射。由于火箭的一个固体助推器工作完毕后没有分离，致使火箭的“无效载荷”增加，运载火箭负重飞行，结果将卫星送入一条远地点比预定高度低６３５１千米的椭圆轨道。卫星将利用自身的推进系统和燃料，将轨道调整到预定的轨道。当然，这样一来，卫星不得不大量消耗那些本来应主要用于定点保持的燃料，卫星在轨的工作寿命必将大为缩短。高丽星－１的设计寿命为１０年，现在可能缩短为４年半，准确的寿命预计还有待…     

全球首次商业在轨服务任务成功实施

正2020年2月25日,美国诺格公司(Northrop Grumman)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。     

"轨道快车"计划及其启示

1 计划简况 □□1999年11月，美国国防部高级研究计划局（DARPA）正式公布了酝酿已久的“轨道快车”计划。该计划用于研发支持未来美国国家安全和商业航天卫星的在轨补给及重构技术，有下列4项内容： 1) 开发一种能够为卫星提供服务的小型空间机器人轨道器（Astro）。 2) 设计