美国轨道工厂公司商业在轨加注服务现状与发展

<正>美国轨道工厂公司（Orbit Fab）于2023年5月25日宣布,将通过“燃料库”（fuel depot）有效载荷,在2025年为美国天军（USSF）地球同步轨道（GEO）小卫星泰特拉-5(Tetra-5)提供商业在轨加注服务。“燃料库”载荷将配备名为“快速连接燃料转移接口”（RAFTI）的标准加注接口,为同样配备RAFTI接口的客户航天器泰特拉-5卫星在轨加注约50kg肼燃料。该任务标志着在轨加注技术正逐步迈向实用化、商业化。在轨加注服务是指在太空中利用服务航天器为目标航天器（客户航天器）进行气、液推进剂补给的在轨操作,是未来在轨服务领域的重要组成部分。文章将梳理研究轨道工厂公司在轨加注服务发展情况,并提出几点研究启示。     

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。     

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     

救死扶伤的“太空医生”——空间在轨服务技术扫描

正1973年5月至7月,两批美国航天员出舱对舱外热控和太阳电池翼进行了成功的维修,挽救了重达100吨的"天空实验室",实现了人类历史上第一次舱外在轨维修服务。在轨服务技术发展至今,世界各国已经进行过和正在开展多项在轨服务项目的试验验证。在轨服务是指在太空通过人、机器人或两者协同完成的空间操作,包括延长各种航天器寿命、提升执行任务能力及清除轨道垃圾等。在轨服务     

空间机器人操作：一种多任务学习视角

利用空间机器人辅助、代替航天员完成在轨服务操作是近年的技术发展趋势。基于学习的空间机器人操作以深度神经网络为控制器载体,对非结构化太空环境适应能力强,在高轨、地外、深空等场景具有良好应用前景。目前,无论是空间机器人操作,还是地面机器人操作,多数研究只关注单一任务学习问题。立足一种多任务学习新视角,针对空间机器人操作面临的多任务适应性要求高、精细化要求高、不确定性强问题,首先分析了在轨服务的多样化任务需求。其次,全面综述了机器人操作多任务学习算法与应用相关工作,分析了开展空间机器人操作多任务学习的难点挑战,给出了关键技术发展建议。相关关键技术的突破将有助于提升空间机器人系统的自主性、鲁棒性,进而助力中国在轨服务技术向无人全自主方向推进。     

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。     

水下预置无人作战装备:未来或成战场主角

正随着智能化、信息化的快速发展,以无人技术为主导的智能机器人、无人机、无人艇、水下无人潜航器等无人装备将逐渐成为未来战场的主角。2007―2013年间,美国国防部先后发布了4版《无人系统(一体化)路线图》,将天、空、海、陆各类无人系统集成在统一的发展规划中。此后,美国于2016年发布了《2025年自主水下航行器需求》,报告对水下无人航行器的作战使命、当前作战任务、未来任务挑战、后续发展规划进行了阐述,并提     

美国“国际空间站”商业化发展情况浅析

正2019年6月7日,美国国家航空航天局(NASA)发布了《NASA低地球轨道商业开发计划》,旨在扩大对"国际空间站"的商业应用,将"国际空间站"更多地向商业企业开放,让美国的工业创新性和独创性推动低地球轨道(LEO)上商业航天活动蓬勃发展。NASA在低地球轨道上的最终目标是与工业界合作建立完善的生态系统,NASA作为其中以较低成本购买服务和能力的众多客户之一。2019年6月21日,NASA发布征集可加     

基于学习的空间机器人在轨服务操作技术

发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向,而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析,并系统论述了基于学习的机器人操作技术的主要理论和方法.然后,结合未来在轨服务的需求,对我们在此领域的初步研究成果“基于学习的在轨燃料补加控制系统”进行了介绍.最后,结合航天领域的特点,分析了基于学习的空间机器人在轨服务技术所面临的挑战和未来的发展方向.     

全球首个商业在轨服务航天器任务拓展飞行器－1

正"在轨服务"概念诞生于20世纪60年代美、苏航天员进入太空前后,当时由于航天技术发展与制造能力限制,在轨服务研究还仅限于有人在轨服务。当航天时代步入21世纪之后,全球经济发展水平、航天制造与发射能力得到显著提升,在轨航天器数量与年度发射数量都出现井喷式增长,在轨服务概念和技术研发的投入与关注度日渐提升。以美国、欧洲、日本为代表的世界航天强国或地区都启动了各自的在轨服务项目,但多数都还停留在方     

美国下一代极轨气象卫星系统及最新发展

1 美国极轨气象卫星系统的发展历程 美国出台军民共用的气象卫星发展计划 多年来,美国一直由国防部(DoD)与国家海洋和大气管理局(NOAA)分别独立运行军用的“国防气象卫星计划”和民用的“诺阿”.目前,军用“国防气象卫星计划”卫星有6颗在轨,还有2颗卫星未发射;民用“诺阿”卫星有5颗在轨,最后一颗诺阿-19卫星已于2009年2月发射. 考虑到军用和民用极轨气象卫星的任务基本相同,都是收集、处理和分发气象、海洋和空间环境数据,因此美国决定合并“诺阿”和“国防气象卫星计划”.1994年5月,克林顿发布总统令,将这2个卫星系统合并为军民共用的“国家极轨业务环境卫星系统”.     

美国新型航天服装备研制进展

正最近几年,美国政府加快了载人深空探索的步伐,2019年,更是宣布要提前在2024年实现载人重返月球、建立月球基地、载人火星探索的"阿尔忒弥斯"(Artemis)计划。其中,无论是航天员完成科学研究和考察,还是在轨服务、维修和相关操作,都需要配备能够适用于深空往返路途、月球表面或火星表面环境穿着的航天服装备执行关键任务。本文根据美国国家航空航天局(NASA)当前载人航天深空探索航天服装备发展规划,概述了当前重点进行的舱外航天服和舱内航天服型号研发工作进展,以及今后的发展方向。     

浅析英国出台《航天驱动国家繁荣战略》

正2018年5月11日,由英国国家航天局、卫星应用部门、航天工业界和科研机构联合组成的英国航天增长合伙机构(UKSpaceGroup Partnership)发布了《航天驱动国家繁荣战略》(以下简称《战略》),提出英国航天未来十年将在地理信息服务、全球连接服务、在轨机器人和低成本进入空间等领域发力,力争航天产业对英国GDP增长的拉动作用实现倍增,额外增加50亿英镑出口收入,并鼓励人才多样化发展。尽管英国航天增长合伙机构不是政府机构,但其研究成果是英国政府制定航天产业发展规划的重要借鉴。此次颁布《航天驱动国家繁荣战略》,是英国近10     

DARPA2019财年航天预算创新高

正2018年上半年,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布2019财年"研究、开发、测试与评估"预算申请,对2017―2019年间的预算情况进行了总结和规划。预算内容显示,2019财年DARPA航天项目预算额相比2018财年略有增加,为历年最高水平,同时新增两个项目。预算额与项目内容的变化反映了DARPA加大核心战略领域投资,持续推动重点航天技术项目发展的     

NASA公布阿特密斯载人月球探索计划

<正>美国国家航空航天局(NASA)网站2019年5月23日发布《前往月球:NASA月球探索战略规划》报告,介绍了NASA目前制定的阿特密斯(Artemis,意为月神)载人月球探索计划框架及主要内容。规划指出,美国载人探月计划旨在确立美国的领导地位和战略价值,验证将人类送往火星的技术和能力,激励下一代投身科学、技术、工程和数学事业,扩大美国对全球经济的影响力,拓展美国在深空领域的产     

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。     

“一网”星座特点发展简析

正随着互联网应用的快速发展,互联网接入服务需求急剧增加。众多低轨小卫星星座的兴起引发业界广泛关注。其中",一网"(OneWeb)星座计划具有很强的代表性。该计划旨在利用大规模低轨卫星提供全球宽带通信服务,其在卫星设计、业务布局、服务理念、批量研制等途径上具有很多与传统卫星通信企业迥异的特质。2019年,一网公司(ONEWEB)提出的"一网"低轨卫星互联网星座进入快速发展阶段。随着2019年2月发射的首批6颗卫星的发射升空,一网公司已经稳步开启了超大规模低轨卫星互联网星座部署的序幕。2020年2月7日,一网公司在拜科努尔发射场发射了34颗组网卫星,加上之前的6颗,在轨卫星数量达到了40颗。     

基于Kinova机械臂RGBD相机的目标抓取

在轨服务与维护是未来航天技术的重要发展方向.在轨服务如燃料加注、剪切与操作电线、旋拧盖子和拆装阀门等任务,具有负载轻、近距离感知及精准定位和抓取等特点.针对这些应用场景,采用轻量化机械臂Kinova及自带彩色和深度(red, green, blue and depth, RGBD)相机进行感知、定位和抓取,完成地面验证实验,为在轨服务提供理论支持.介绍了机械臂抓取系统的研究背景并描述开发平台及其特点,以及相机标定、彩色相机与深度相机配准原理.利用机器人操作系统(robot operating system, ROS)的坐标变换树得到彩色图像目标像素在世界坐标系的坐标位置.针对特定的抓取对象提出基于色调、饱和度和亮度(hue, saturation and value, HSV)颜色空间图像分割方法,进行目标检测、分割以及空间定位,实验环节机械臂根据视觉定位结果完成目标抓取过程,证明了颜色空间图像分割方法和深度图结合定位的有效性,为在轨服务提供了理论验证.     

美国国防高级研究计划局2019财年航天预算分析

正2018年2月,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布2019财年"研究、开发、试验与评估"(RDTE)预算申请,对2017-2019年间的预算情况进行了总结和规划。预算内容显示,2019财年DARPA航天项目预算额相比2018财年略有增加,为历年最高水平,同时新增了2个项目。预算额与项目内容的变化,反映出DARPA加大核心战略领域投资,持续推动重点航天技术项目发展,其在军事航天前沿领域的布局上也出现了若干新动向。