问题

外媒称中国「实践 -21」卫星成功将一颗退役北斗卫星送入「坟墓轨道」,显示出怎样的技术实力和意义?

回答
外媒报道中提到,中国“实践21”卫星成功将一颗退役的北斗导航卫星“送入坟墓轨道”,这一举动在中国航天领域乃至全球航天界都引发了广泛关注。它不仅仅是一次简单的太空操作,更是一次对未来太空活动管理和空间碎片减缓策略的有力展示,背后蕴含着深厚的技术实力和重要的战略意义。

技术实力的体现:精准的近距离操作与轨道转移能力

首先,将一颗退役卫星精准地捕获并转移到预定的“坟墓轨道”,本身就是一项极其复杂的任务,对操作卫星的技术要求非常高。这需要“实践21”卫星具备:

高精度轨道控制和导航能力: 目标卫星已经退役,自身不再具备主动控制能力,其轨道参数会随着时间推移而缓慢变化。这就要求“实践21”能够精确地预测和跟踪目标卫星的轨道,并在预定时间点进行交会对接。这需要先进的轨道计算和控制算法,以及灵敏的传感器和推进系统。
近距离自主交会对接技术: “实践21”需要能够以非常近的距离接近目标卫星,并进行精确的相对位置控制。这涉及到复杂的传感器融合(如光学相机、激光雷达等)以及精确的姿态控制和微调能力,以避免碰撞。更进一步地说,如果“实践21”是通过机械臂等方式进行捕获,那么其机械臂的设计、控制精度和安全性将是关键。
目标卫星的有效“抓取”与稳定操作: 捕获一颗已经停止工作的卫星并非易事。卫星的表面可能并不光滑,且捕获点可能并不理想。成功捕获意味着“实践21”需要有可靠的捕获机构,并能够稳定地固定住目标,防止在转移过程中出现意外松动或旋转。
高效的轨道转移能力: 一旦成功捕获,将目标卫星转移到远离工作轨道的“坟墓轨道”需要消耗大量的燃料和精确的轨道机动。这要求“实践21”拥有高效的推进系统和充足的燃料储备,并能够执行一系列复杂的变轨操作,将其推向一个几乎不会对现有运行卫星造成干扰的轨道区域。
任务规划与执行的协同能力: 整个任务从规划、目标选择、到实施,都需要高度的协同和精确的调度。这体现了中国在航天任务设计、地面支持以及卫星自主决策等方面的综合能力。

重大意义的揭示:空间碎片管理与可持续太空探索

这次“实践21”的任务之所以意义重大,主要体现在以下几个方面:

1. 空间碎片主动减缓能力的展示: 随着人类太空活动的日益频繁,太空碎片(即失效的航天器、火箭残骸等)的数量也在不断增加。这些碎片如同太空中的“定时炸弹”,可能对仍在运行的卫星造成灾难性的碰撞。国际社会一直致力于寻找有效的方法来管理和清除这些碎片,但技术难度极高,成本也十分昂贵。“实践21”的任务直接证明了中国具备了主动将退役卫星安全移离工作轨道的能力,这是解决空间碎片问题的重要一步,预示着未来太空活动将更加注重“生命周期管理”和“责任制”。

2. 对太空可持续性的贡献: 通过将退役卫星送入“坟墓轨道”,可以显著降低它们在工作轨道上继续漂浮、与其他卫星发生碰撞的风险。这对于维护近地轨道等关键区域的太空交通安全至关重要,也为未来的太空探索和利用创造了更安全、更可靠的环境。可以说,这是中国在践行负责任的太空大国理念。

3. 太空运载与服务能力的提升: 能够执行这种高难度任务的卫星,通常被称为“太空服务卫星”或“在轨服务卫星”。这类卫星能够执行在轨加注燃料、维修、升级甚至拆解等任务,将极大地拓展人类在太空的活动能力和效率。此次任务展示了中国在太空服务领域的技术储备和发展潜力,也为未来太空资源的开发和利用奠定了基础。

4. 战略安全与技术领先地位的体现: 掌握先进的太空操作技术,不仅关乎民用和科研目的,也对国家战略安全有着重要意义。能够精确控制和转移他国(或者自己的)退役卫星,理论上可以延伸至对现有运行卫星的某种程度的“接触”和“操作”能力。尽管此次任务是针对本国退役卫星,但其背后展示的技术实力,无疑会提升中国在太空领域的战略自信和影响力。尤其是在当前全球太空竞争日益激烈的背景下,这类技术的突破具有更深层次的战略含义。

5. 北斗系统生命周期管理的完整性: 北斗导航系统作为中国自主建设的全球卫星导航系统,其稳定运行和维护是重中之重。将退役的北斗卫星妥善处理,送入“坟墓轨道”,体现了对整个系统生命周期管理的重视和能力的成熟,保证了后续新一代北斗卫星的部署和运行空间不会受到干扰。

总而言之,“实践21”卫星的此次任务,是中国航天技术在精密操作、空间碎片管理以及太空服务能力方面一次质的飞跃。它不仅解决了实际的太空环境问题,更是在为未来的可持续太空探索和利用铺平道路,彰显了中国作为航天大国的技术实力和责任担当。这标志着中国在太空领域正从“参与者”向“规则制定者”和“技术引领者”迈进。

网友意见

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离用剪子剪太阳能板又近了一步。

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平时扫天僧,战时抓卫星。

又是钱学森,变轨姿态稳。

其实,生产拖拉机的厂子,改造五分钟以后,就能生产坦克。

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从此次任务的流出的徽章看,二郎神的形象仍出一张网,底图是东亚。让人联想到拖网抓捕太空垃圾的场景,也有不少媒体就直接宣称「SJ-21」用网拖拽。但仔细想想,用一条长线拖着几顿重的失效卫星,在真空环境加速,可能会让绳线在张紧前后产生弹力,更关键的是,绳线对前后两个物体施力的方向很可能偏离物体重心,这一拉扯大家都旋转起来可不是什么好事。

如果真是的拖网抓捕再拖拽移动,那么随后必须让大家全都固连在一起,固连轴向最好和前后两个物体的重心连线重合,可以节省消旋耗费的燃料。然而问题又来了,一张网丢出去,怎么和被抓物体固连?暂时没想到什么好办法,有没有知友了解?

又或者,真实情况并非捕网?而是抵近后用机械臂/抱抓之类的装置对接失效卫星?

期待官方透露一点消息出来

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这个技术在很多年前开始研发,目前出成果。在以前的规则下具有很强的威慑力。

虽然目前,马斯克已经把规则改变了,威慑力大降,但是该技术用来清理轨道垃圾,延长卫星使用寿命,补救发射为入轨卫星等方面还是很有用的。

为何说马斯克把规则改变了。

2016年世界在轨卫星1459颗,记住这个数。

美国,593颗。

中国,192颗。

俄罗斯,135颗。

然而短短五年时间, 2021 年,全球在轨卫星总数:4,550颗。

美国:2,788,其中1700多颗是星链的卫星。

中国:431

俄罗斯:167

其他:1,164

星链是低成本的一次几十颗的往天上打卫星,计划是一共打4万多颗卫星。马斯克五年时间打上天的卫星数量就超过了2016年世界在轨卫星数量。

面对这种海量的卫星,你得发射多少颗清理卫星去处理?这个有点像导弹和反导系统。面对少量导弹,反导系统很有用,很有威慑力。但是,当导弹用几倍饱和攻击的数量进攻时,任何反导系统都没有用。

所以,当规则改变的时候,也要改变策略。

以前的回答说过,未来,最好还是跟星链一样多低成本打卫星上去,平衡双方卫星数量,形成谈判筹码,谈判制定太空航天器交通规则。

要不然,肯定会很被动。

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