太空拖船最早映现正在科幻小说中，航天科学家们也对它趣味盎然。那么，太空拖船终于是什么？它能为太空探寻带来哪些容易呢？

　　正在险些每一个海港里，咱们都能够看到一种诡秘的船只。它们个头不大，有高高的艏楼和地坪的尾部。这些船装着超大功率的带动机，它们本身不行载货也不行载人，却能拖着巨轮进进出出，这便是拖船。当前正在太空里，也有它们的兄弟了。这些太空拖船，说大概还能把飞船拖到月球和火星上去呢。

　　正在古板的卫星发射当中，通常会遭遇变轨的需求，也便是改换卫星的轨道。有的光阴，火箭只可把卫星送到某一个高度或者倾角，然后卫星要靠本身的带动机，逐渐赶赴预订轨道。正在发射地球静止轨道卫星的光阴，云云的案例最为明明。

　　别的正在有些光阴，一颗卫星正在某个轨道上落成了义务，就要机动到别的一个轨道上去。当卫星彻底落成了本身的工作，打定退息的光阴，还必要把本身拖到坟场轨道上，把轨道地点让给本身的继任者，同时也避免成为轨道垃圾。

　　正在古板上，云云的职业都要靠卫星本身率领的带动机来举办。静止轨道卫星上的远住址带动机，便是用来将卫星从同步转化轨道送往静止轨道的装备。

　　然而卫星本身率领这么大的变轨带动机是很重的担任。正在发射的光阴，它是行动卫星的一一面用火箭来送进太空的。正在卫星飞翔的绝大无数时辰里，变轨带动机都是处正在闲置的状况。轨道连结的义务，也并不必定必要大推力的变轨带动机。比及卫星寿命已矣，它又要跟着卫星一块赶赴坟场轨道。终其平生，阐述效率的时辰也没有众少。变轨带动机还必要率领相当数目的燃料，当卫星寿命已矣，假设燃料还没有效完，就白白挥霍掉了。

　　要真切，人类送进太空的每一克重量都黑白常名贵的。能不行有一种宗旨，把变轨带动机和卫星分分开来，用其他的航天器把它们拖到要去的轨道上呢。宇航科学家们继续正在琢磨一种太空拖船的观念，也便是把一种具有强壮推力的航天器安排正在轨道里。它没有通讯、遥感或者导航载荷，独一的用途就像口岸的大马力拖船相通，助助其他船只进港和离港，也能够援助障碍的船只。

　　于是乎，贸易太空拖船成了这几年的一项新兴营业。假设咱们搜罗航天媒体的合节词“Spacetug”，就会映现几个名不睹经传的企业，譬喻澳大利亚的“太空机械公司”、美邦的“太空飞翔公司”、“向量公司”等等。

　　很少有人真切，太空拖船的观念早正在上世纪40年代就映现了。埃里克·弗兰克·罗素正在1942年的短篇小说《描摹一个圆》中发清晰这个观念。这篇小说没有中文版，作家自己也名不睹经传。然而，spacetug这个词汇确实是他发觉的。也有人以为是二战后科幻作家默里·莱恩斯特提出了这个观念，他出书了一部小说就叫做《太空拖船》，是《太空平台》的续集。然而看来，罗素的念法确实更早少许。

　　正在《描摹一个圆》这篇小说里，罗素遐念了一艘采用四溴化铀行动核燃料的宇宙飞船新泽西号，它试图进入赫克特小行星上的殖民地。这颗小行星是木星最大的特洛伊小行星。然而依据小行星殖民地的公法，外来飞船不行正在间隔100千米的轨道上开诱导动机，以是殖民地调派了一艘核动力拖船布鲁图斯号前来策应。布鲁图斯号采用核热火箭带动机，核裂变原料密封正在一个熔融石英室中，以是被称作核灯胆。罗素还很知心地设念了两艘核动力飞船的对接体例，必需是鼻子对鼻子，装有响应堆的动力一面必需处正在远端的防护罩后面，不行直接面临驾驶舱。

　　依据这些早期观念，太空拖船是有人驾驶的小型飞船，装备了不可比例的超大型带动机和板滞手，这与口岸的拖轮观念一模相通。拖船有两种体例来驱动本身的供职对象。假设是促使，船头就要筑立一个远大的推板，此中有一个机合件主旨，把带动机的推力传达给推板。假设是拖拽，船尾会有缆绳和绞车，带动机要倾斜必定的角度向后喷射，云云不会烧坏被拖拽的航天器。然而这种景况下要耗损一点推力。

　　到了即日，太空拖船的界说愈加明确了，它是一种航天器，能够把太空里的物体从一个轨道转化到另一个轨道。比如，将航天器从低地球轨道（LEO）挪动到高轨道，如地球静止转化轨道、月球转化轨道或遁逸轨道。

　　普通来说，太空拖船指的是可反复运用的天基飞翔器。有些人把火箭上面级也叫做太空拖船。上面级是运载火箭的一一面，正在许众光阴都是用来执行一箭众星发射义务的，譬喻中邦的远征一号上面级、美邦的半人马座上面级、俄罗斯的轻风上面级。然而上面级的运用时辰也是有限的，当一齐的卫星都进入了预订轨道，上面级的义务就落成了，而这个光阴上面级的绝大无数部件席卷机合、燃料储罐、推力器、形状和轨道掌握编制都处正在完全的状况，就云云扔正在太空里实正在有点挥霍。又有一种新观念航天器，也被增援者们归入太空拖船的队伍，那便是诺斯罗普-格鲁曼公司首发的地球静止轨道卫星延寿器MEV。它所采用的技艺和太空拖船有许众近似之处。

　　但火箭上面级和卫星延寿器这些航天器和太空拖船照旧有所区别。太空拖船仅是那种把航天器正在分歧轨道乃至分歧星体之间拖来拖去的装备，拖拽到位，两者就仳离了，就像口岸的大马力拖船相通。

　　进入21世纪后，试图发展太空拖船研制的企业许众。俄罗斯能源公司于2005年提出了一种名为Parom的太空拖船观念。当时俄罗斯正正在琢磨研制“疾帆”新一代载人飞船。有了Parom拖船，“疾帆”能够不带燃料上天，进入转化轨道后靠拖船送到邦际空间站。云云能够低浸发射本钱。2015年，洛克希德·马丁公司向美邦宇航局提出了一个名为“木星”太空拖船的观念计划，该计划基于洛克希德·马丁公司的两个早期航天器“火星大气和挥发性演化义务”和“朱诺”的策画，装置一个加拿大MDA公司的板滞臂。然而美邦宇航局没有为它供给资金，洛克希德·马丁公司也就放弃了。

　　这几个型号没有胜利，是由于正在航天发射还不算太频仍，贸易发射墟市并不可熟的光阴，太空拖船找不到足够的客户，也就没有了研制和运转的本原。

　　当前跟着百般火箭频仍发射，宇航发射越来越亲昵于航班化运转。猎鹰9号火箭一经杀青了每年高出40次的发射，险些每个礼拜都能发射一次，来日有大概杀青一个礼拜发射两次，那么再加上其他邦度正正在研制的有盼望杀青航班化飞翔的火箭，正在从此几年时辰里，很大概映现一天发射好几次火箭的景况。

　　看待火箭发射来说，对照理念的体例便是把卫星同一送到某一个轨道面上，再用另外办把卫星送往预订轨道，云云能够极大地抬高火箭飞翔的出力。假设有一种永久正在轨运转的拖船，不休地从原始轨道把卫星拖到各自的预订轨道上，那不就成了一门有利可图的生意吗？

　　正在许众海港里，就有云云的供职。许众大型船只正在靠港或者离港的光阴，由于船身宏大、操作不灵，容易发作碰撞事件，这光阴就必要拖船来把它们确切送到预订地点。假设船只正在海上发作事件，也必要拖船去援助。少许遗失动力的船念要长途航行，只可靠大马力拖船来拉着走。当船只报废，要进入拆船坞，同样必要拖船把船只推到海滩上。太空拖船正好能够担任同类义务，只是场景换到了太空里云尔。

　　从航天技艺自己的角度来说，这相当于筑立了一个永久正在轨运转的上面级，能够分享给许众的卫星来运用，每颗卫星的业主只必要支拨本身那一段航程就能够了，而无须买一套完美的变轨带动机编制或者上面级，念起来照旧蛮划算的。

　　于是乎，有不少新兴企业提出了一种“太空拖船即供职”的观念，盼望能让卫星业主正在安排和保护卫星方面具有更大的生动性。

　　太空拖船的墟市需求，号称是贸易化终末一英里交付供职。美邦太空飞翔公司的工程副总裁菲尔·布拉肯说：“太空拖船有潜力从基础上改换小型卫星墟市。有了这种供职，此前一度无法来到的轨道，对卫星业主便是可行的选拔，不妨餍足日益拉长的墟市对轨道众样化的需求。”

　　比来几年，有大方的小卫星入轨，但大无数小卫星客户都只是正在举办技艺演示验证。有少许大周围星座的业主会进货大型火箭供职来安排星座。然而许众小卫星必需到达十分迥殊的轨道，能力取得最佳的创收供职。这种“万分的最终轨道状况”，无论是搭载发射供职、拼车发射供职，照旧专用小型运载火箭都无法杀青，这就给太空拖船供给了时机。

　　别的，为删除空间碎片，报废卫星的脱轨题目，也对太空拖船提出了需求。一一面企业一经显示，要供给从摇篮到宅兆供职的太空拖船供职。

　　譬喻美邦太空飞翔公司开辟了一种叫“夏尔巴人”的编制。它原来是一品种似于上面级的型号，带有促进和电力编制。2018年12月，“夏尔巴人”搭乘猎鹰9号火箭首飞，安排了来自17个邦度的64颗小型卫星。但它更亲昵于上面级，而不是重复运用的拖船。

　　意大利空间物流和运输公司D-Orbit开辟了InOrbitNOW（ION）卫星载体。2022年5月25日，该公司正在猎鹰9号火箭的Transporter-5义务中搭载发射了第六颗飞翔器“无尽蓝”。

　　有了太空拖船，卫星正在发射落伍入某个等候轨道，然后用拖船送到预订轨道。有了云云的供职，业主能够减小卫星的本身变轨本事，乃至全部不琢磨变轨本事，全部依附拖船，以此来低浸本钱。

　　“太空拖船有潜力从基础上改换小型卫星墟市，”太空飞翔工程副总裁菲尔·布拉肯说。“有了正在轨促进本事，因为本钱或促进本事，一度无法来到的轨道将是可行的选拔，可餍足日益拉长的墟市对轨道众样化的需求。”

　　既然是永久运转的拖船，那么就不大概采用那种很疾就耗费完的化学燃料，譬喻说无水肼之类的。太空拖船必要一种不妨运用好几年也无须添加耗材的能源体例。到目前为止，有两种技艺方法能够杀青云云的央浼，第一种便是电火箭带动机，第二种是核动力带动机，当然这两种技艺之间大概存正在交叉。电火箭带动机是咱们十分熟习的，它依附太阳能或者核能供给电力，通过高速喷射离子的体例来爆发推力。这种带动机的题目是推力对照小，譬喻说一两牛顿，用它来拖带卫星，大概必要耗费对照长的时辰，适合于那种不焦躁让卫星加入运用的客户。核动力也有两种，一种是用同位素电池来发电kb体育，供给给离子带动机运用；另一种便是核热火箭发电机，它通过响应堆把水之类的介质加热到气态，具备很高的压力，然后用每秒9000众米的速率喷射出去。核热火箭带动机的比冲固然比离子带动机要小许众，然而不妨杀青的总推力黑白常可观的。譬喻俄罗斯提出的VASIMR等离子体火箭，只需9吨氩气促进剂即可往返月球，将34吨货品从低地球轨道运送到低月球轨道。

　　太空拖船奈何能力把卫星拖走，同样是一个必要管理的技艺题目。假设仅仅是策画把一颗卫星拖到坟场轨道上报废，那么正在拖船上装一套板滞手就能够了，用板滞手不分青红皂白地捉住旧卫星，启动带动机就能够启航了，然而假设要把新卫星送到职业轨道上，板滞手的粗暴操作很大概就会损坏卫星。于是必定要为后一种用处策画规范化的接口，将拖船用板滞臂或者其他的毗邻器与受供职的卫星稳妥地毗邻正在一块，再拖着它赶赴预订轨道。这本质上便是一种互助标的的空间交会对接。正在这个题目上，载人航天器的舱段对接不妨为咱们供给许众技艺参考，出格是空间站的板滞臂和舱段部件之间采用了规范化的接口，为板滞臂举办舱段转位供给了优越的条目。

　　假设太空拖船要为全体航天家产供给供职，那么业界就必需同一出一种一般实用的接口规范来。目前这项职业还没有全部提上议事日程。依据家产的普通法则，这件事必要通过贸易比赛来肯定。

　　原名《太空拖船：助力航天器杀青高效变轨》，载于《太空探寻》杂志2022年第12期。

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