【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 白玉京】

空中加油技術(shù)的誕生讓戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)半徑得到極大擴展，現(xiàn)在運油20也成為中國現(xiàn)代化空軍力量的核心支柱。如今，中國將這一理念拓展至宇宙深處，太空加油機正呼之欲出。

2025年1月7日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了實踐二十五號衛(wèi)星，標(biāo)志著中國在太空加油領(lǐng)域邁出了重要一步。這顆衛(wèi)星是中國首次進行太空加油實驗的重要航天器，其成功發(fā)射不僅展示了我國在軌服務(wù)技術(shù)的重大進展，也預(yù)示著中國將逐步縮小與美國在這一領(lǐng)域的差距。

長三乙發(fā)射實踐二十五號，說明這顆衛(wèi)星是個大塊頭 央視

為什么要進行太空加油

在浩渺的宇宙中，地球靜止軌道（GEO）如同一條璀璨的光環(huán)，支撐著全球的通信、導(dǎo)航、氣象觀測等關(guān)鍵任務(wù)。它承載著無數(shù)重要的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的正常運行直接影響著全球經(jīng)濟、軍事和科學(xué)研究。然而，這些“太空巨人”卻面臨一個無法回避的現(xiàn)實——燃料的枯竭。一旦燃料耗盡，衛(wèi)星將失去姿態(tài)控制和軌道維持能力，最終走向報廢或淪為太空垃圾。

對于GEO衛(wèi)星而言，燃料耗盡是導(dǎo)致“退役”的主要原因。這類衛(wèi)星通常重量較大、造價高昂。例如，作為中國天地一體化通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分的天通一號通信衛(wèi)星質(zhì)量約為5.5噸，它正為包括華為手機在內(nèi)的設(shè)備提供天地通信服務(wù)；此外，采用東方紅五號平臺，專用于驗證新一代高通量通信技術(shù)的實踐二十號衛(wèi)星作為中國最重的GEO衛(wèi)星，質(zhì)量高達8噸。這些衛(wèi)星的高價值與高成本，使得通過太空加油延長其使用壽命成為合理且必要的選擇。

人類首個太空加油機MEV-1 Orbital ATK

正因如此，“太空加油”應(yīng)運而生。這項技術(shù)通過在軌為衛(wèi)星補充燃料，可以顯著延長衛(wèi)星壽命，減少昂貴的衛(wèi)星更換頻率，提高資源利用效率。

值得一提的是，美國在太空加油技術(shù)上起步較早。2019年，諾斯羅普·格魯曼公司通過MEV-1任務(wù)擴展飛行器成功為一顆名為IS-901的通信衛(wèi)星補充燃料，延長了其5年的使用壽命。這是全球首個成功的商業(yè)化太空加油任務(wù)。MEV-1的工作原理是與目標(biāo)衛(wèi)星進行精確軌道對接，通過專門設(shè)計的接口輸送燃料。這次任務(wù)不僅驗證了太空加油的可行性，還為未來的商業(yè)化運營提供了樣板。

與美國相比，中國的太空加油技術(shù)起步稍晚，但進展迅速。中國在短時間內(nèi)完成技術(shù)驗證和系統(tǒng)研制，尤其是驗證了自主導(dǎo)航、機械臂精確對接等關(guān)鍵技術(shù)。相比重新發(fā)射一顆新衛(wèi)星，通過太空加油延壽的成本可降低35%以上。

太空加油機MEV-1（右）抓住目標(biāo)衛(wèi)星（左），兩者合體 諾·格

中國太空加油之路

中國在太空加油領(lǐng)域的探索起步較晚，但進展迅速。2017年4月，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功對接，驗證了在軌推進劑補加技術(shù)，標(biāo)志著中國具備了在軌交會對接和推進劑傳輸?shù)哪芰Α＿@一突破為后續(xù)在軌服務(wù)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

在2021年和2022年的珠海航展上，航天科技集團第八研究院展示了新一代補加服務(wù)飛行器的模型。這款飛行器具備自主導(dǎo)航、精確對接和多功能補給能力，不僅可以為GEO衛(wèi)星提供燃料補加，還能夠進行補氣、補液和補電等多類型服務(wù)。

飛行器采用模塊化設(shè)計，前端配備了雷達與光學(xué)傳感器，可實現(xiàn)自主導(dǎo)航與目標(biāo)識別。其機械臂具備高自由度運動能力，能夠在復(fù)雜空間環(huán)境下完成精準(zhǔn)對接任務(wù)。補加飛行器一次可攜帶約1.3噸燃料，按照每顆衛(wèi)星補加50千克計算，理論上可以為26顆衛(wèi)星提供延壽服務(wù)。這樣的設(shè)計使得中國具備了大規(guī)模在軌服務(wù)的潛力。

2022年1月，中國的實踐二十一號（SJ-21）衛(wèi)星成功與一顆已報廢的北斗二號G2導(dǎo)航衛(wèi)星對接，并將其拖至地球靜止軌道上方的“墓地軌道”。這一操作展示了中國在處理太空垃圾和非合作目標(biāo)對接方面的能力——非合作目標(biāo)對接是實施太空加油、太空維修的關(guān)鍵能力之一。

航天八院在珠海航展展出的“補加服務(wù)飛行器”，注意小巧的機械臂，用于捕獲目標(biāo)飛行器 作者供圖

實踐二十五號衛(wèi)星及其后續(xù)任務(wù)，或需驗證以下關(guān)鍵技術(shù)：

自主導(dǎo)航與精確對接：衛(wèi)星通過雷達與光學(xué)成像系統(tǒng)，實現(xiàn)對目標(biāo)衛(wèi)星的高精度跟蹤與識別。

機械臂操作與補加接口：采用自主研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化對接接口，確保燃料補加過程的安全與穩(wěn)定。

多任務(wù)能力：

除燃料補加外，包括不限于故障排查與軌道調(diào)整能力，為未來的在軌服務(wù)提供更多可能性。