“太空加油站”，让卫星“满血复活”

一颗人造卫星的服役寿命取决于多种因素：轨道高度、设计寿命、陨石或太空垃圾撞击意外事故……其中，燃料的多少直接决定了卫星的使用寿命。一颗人造卫星，造价往往达数亿甚至几十亿美元，有些卫星本身性能、元器件都完好无损，仅仅是因为燃料耗尽，不得不选择进入大气层焚毁，或变成轨道垃圾。

卫星燃料在轨加注一直是国际航天领域的研究热点。如果能够在太空为其补加燃料，带来的经济效益将十分可观。一项测算表明，给地球静止轨道上的卫星补给60千克燃料，即可延长寿命12个月。

需要燃料补给的不仅仅是卫星。近年来，NASA提出了雄心勃勃的太空探索计划，让航天员2025年登上小行星，2030年登上火星。然而，登陆小行星往返至少需要6个月，而登陆火星所需的时间则更长。NASA 称太空加油站为“油库”，可以用于给飞往月球、小行星或火星的飞行器重新补充燃料。与研发新火箭发射系统相比，建太空加油站能够节省800亿美元。

然而，现有的卫星设计都是以一次性使用为前提的，补加燃料的可行性不大。今后的卫星如果需要进行在轨补加燃料，在设计之初就需要安装一套较为复杂的加注系统，这也会占用一定的卫星有效载荷。

其次，人类现有的技术条件和成本控制有限，给在轨运行的卫星补加燃料，成本可能比重新发射一颗卫星低不了多少。而且还会面临交会对接以及加注过程中的风险，一旦发生意外，将损失惨重。

“太空加油”技术一旦被广泛采用，将会突破对后续卫星和飞船等航天器的设计理念，太空开发的成本也将有效降低，同时还能有效减少太空垃圾的数量。借助于先进的自动交会对接系统和空间机械臂捕获技术，“太空加油”技术甚至可以服务于未来的行星防御和大型轨道结构的安装。

仅仅从技术成熟性和安全可靠性来说，普及只是时间早晚问题。卫星在轨燃料加注需要先进的自动交会对接系统和空间机械臂类的捕获装置，目前人类已经掌握了这些技术，能够支持完成太空加油的任务。

关键在于如何加强风险控制，尤其是怎样避免加注过程中发生的泄漏等危险。卫星上通常使用的燃料可不是普通的“汽油”，它的氧化剂大部分是四氧化二氮，这是一种非常危险的化学物质，有毒性，腐蚀性强，需要经过特殊的处理，在转移过程中也要非常小心，稍有不慎就会导致加注失败，甚至造成卫星失效。科学家还试图使用乙醇作为卫星燃料的替代产品，虽然可以说这项试验在卫星燃料的加注上前进了一大步，但是还不能证明该过程是安全的。特别是利用国际空间站作为测试平台，需要加倍小心。

低温贮存是另外一个挑战。目前，火箭推进燃料都需要在低温下保存，如果稍有不慎，就有可能导致燃料汽化或重大事故。科学家指出，能否以最小的汽化损失将液态氢和液态氧这一类低温推进剂进行长时间保存，将是决定人类能否实现深空探索的关键。

NASA正在研制一种可为在轨运行卫星提供燃料的新型航天器——“Restore-L Spacecraft Bus”（简称Restore-L）。它的作用就像一个可移动的“太空加油站”，能够自主与低轨道上运行的卫星对接，进行轨道燃料加注，使原本即将燃料耗尽的卫星运行更久时间，避免其过早“油尽灯枯”。

Restore-L将装配一条灵巧的机械手臂，使得它不但能补充燃料，而且在必要的时候能够执行修理甚至是收集残骸的工作。在Restore-L飞船项目确定之后，新的卫星在设计时将考虑两者的兼容性，意味着卫星将搭配简易的升级装备和简单的燃料补充系统，能够明显降低成本。

NASA预计，Restore-L 航天器将于2020年发射升空，投入使用，并且能够为卫星提供服务和补充燃料，即使是那些设计并不能够与Restore-L飞船进行对接的卫星也能够享受到服务，延长自己的工作寿命。

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