现在有一个加油站......在太空中!

根据 忧思科学家联盟 (UCS),目前有超过 4,000 颗运行中的卫星在环绕地球的轨道上运行。根据一些估计,这个数字预计会高达 到本十年末将达到 100,000,包括电信、互联网、研究、导航和地球观测卫星。作为本世纪预期的低地球轨道(LEO)“商业化”的一部分,如此多卫星的存在将创造新的机会(以及危险)。

这些卫星的存在将需要大量的缓解(以防止碰撞)、维修和维护。例如,位于旧金山的初创公司 轨道工厂 正在努力为卫星轨道加油服务创造所有必要的技术。为了帮助实现这一目标,行业巨头洛克希德马丁公司 最近宣布 他们正在投资 Orbit Fab 的“太空加油站™”加油技术。

这家位于旧金山的初创公司由 Daniel Faber 和 Jeremy Schiel 于 2018 年创立,他们都在商业航天行业拥有深厚的背景。 2016 年至 2019 年间,Faber 担任首席执行官 深空工业 (DSI) 是目前开发小行星采矿能力的领先公司之一。与此同时,席尔是该委员会的副主席 执行会合和服务操作的联盟 (CONFERS),一个致力于促进卫星服务标准和最佳实践的联盟。

轨道工厂 的加油网络概念。信用:轨道工厂

正如他们所说的 网站,该公司成立的目的是“为支持现有太空业务(通信和地球观测)和太空旅游、制造和采矿等新兴行业的产品和服务创造一个蓬勃发展的太空市场。”他们的第一个产品是 可快速连接的流体传输接口 (RAFTI),一个加油端口,可以为卫星进行轨道加油。

RAFTI 系统旨在通过赋予航天器在轨加油能力来延长航天器的预期寿命。该系统由两个组件组成:服务阀 (SV) 和空间耦合半 (SCH)。 SV 用作地面加油和在轨加油的加油/排放系统、用于将两个航天器连接在一起的主要对接适配器,以及用于促进使用机械臂的维修任务的辅助维修连接。

SCH 是一种双动闩锁机构,支持两个航天器的主要对接或辅助连接。根据 RAFTI 规格表,系统尺寸为 10 x 10 x .5 厘米(3.9 x 3.9 x 0.2 英寸)或 500 立方厘米(30.5 立方英寸),峰值功率要求为 10 瓦 (W),可容纳 1 升 ( 0.264 加仑)每分钟(增加 15 psi/m)。

它可以在 -40 到 120°C(-40 到 248°F)的温度和 500 到 3,000 psi 的压力下工作。最后,它可以处理许多不同类型的推进剂,从 LOX/H2、水和酒精,到氮气、氦气、氙气和氪气。据报道,它可以将内部/外部泄漏保持在低至 1 x 10-6 平方立方厘米每秒 (scc/s) - 低到几乎无法测量!

宇航员克里斯蒂娜·科赫 (Christina Koch) 将 Orbit Fab 的设备放在国际空间站上。图片来源:NASA 和 ISS 美国国家实验室

今年夏天,RAFTI SV 搭乘 SpaceX 进入太空后获得飞行资格 猎鹰 9 火箭(2021 年 6 月 30 日)。作为与西雅图发射服务提供商 Spaceflight Inc. 协议的一部分,SV 乘坐 Orbit Fab 的原型 Tanker-001 Tenzing 航天器飞行。这次飞行旨在测试油箱、加油口、推进器以及交会对接系统。

Tanker-001 Tenzing 航天器现在处于太阳同步轨道 (SSO) 并携带高测试过氧化物 (HTP) 燃料(一种“绿色推进剂”),使其成为世界上第一个在太空中运行的燃料库。此前,Orbit Fab 进行了为期四个月的测试计划,他们于 2019 年 5 月向国际空间站发射了原型油轮。在此过程中,他们验证了推进剂供给系统,并成为第一家用水为国际空间站加油的公司。

最近,Orbit Fab 宣布他们获得了两家航空航天巨头的投资—— 洛克希德马丁公司 and 诺斯罗普格鲁曼公司 – 两者都有悠久的制造商业、导航和军事应用卫星的历史。洛克希德马丁风险投资公司副总裁、执行董事兼总经理克里斯莫兰在最近的一份报告中表示 新闻声明:

“洛克希德马丁公司在投资和开发服务能力及其支持技术方面有着悠久的传统。这包括用于军事和商业、大型和小型空间系统。我们的章程是战略性地投资于我们现有业务中专注于创新技术的小型技术公司,Orbit Fab 符合这一标准。我们期待与 Orbit Fab 合作并获得他们的在轨加油技术,这是太空飞行物流的重要组成部分,可以帮助我们的客户应对新的和不断变化的威胁。”

轨道工厂 的 RAFTI(快速连接燃料传输接口)服务阀将允许卫星在轨加油。信用:轨道工厂

“对 Orbit Fab 的这项投资是我们为在轨灵活性创造和支持创新技术和能力所做的几项投资之一,” 添加 保罗·佩利。 “在轨道上为卫星加油的能力是我们客户任务的关键组成部分,因为它使他们具有更大的机动性,并可以通过补充燃料延长任务的寿命。” 

佩利是该公司的董事 增强系统端口接口 洛克希德马丁航天公司 (ASPIN) 计划。 ASPIN 是一种对接适配器,该公司将包含在其 LM 2100 战斗卫星总线中,这将允许在轨道上进行硬件和仪器升级。该适配器设计为有足够的开放空间来支持加油接口,例如 Orbit Fab 的 RAFTI 端口。

本月早些时候,该公司宣布他们已经完成了环境测试。 洛克希德马丁在太空升级卫星系统 (LINUSS),它将在今年晚些时候发射进入轨道。在概念上与 ASPIN 类似,LINUSS 技术将展示小型立方体卫星如何升级卫星星座以扩展其运营并延长其使用寿命。

这项研究是开发必要的技术和工具以修复、加油和升级在轨卫星的更大努力的一部分。通过延长它们的能力和寿命,随着时间的推移,更少的卫星将被淘汰,从而随着时间的推移减少碰撞和轨道碎片的可能性。毕竟,将 LEO 商业化意味着我们需要采取措施防止 凯斯勒综合症 从毁了一切!

进一步阅读: 轨道工厂洛克希德马丁公司

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