美国太空军Elixir卫星加油任务—重塑卫星生命周期

军工资源网 2025年05月21日

一、美国地球同步辅助支援加油机(GAS-T)


地球同步辅助支援加油机(GAS-T)是美国诺斯罗普·格鲁曼公司研制的一颗专供地球同步轨道任务的加油航天器,设计利用该公司的  ESPAStar-D卫星平台来添加燃料并延长在轨资产的使用寿命,重约2000公斤,该平台还曾被授予过美国导航技术卫星3(NTS-3)任务合同。ESPAStar平台的六个负载端口能够容纳最多六种托管负载和十二种可分离(飞离式)负载的任意组合(每个端口最多支持一种托管负载或两种可分离负载)。每个端口的负载接口已标准化,支持托管负载和可分离负载的互换性、后期负载集成以及任务清单的灵活调整。ESPAStar平台利用任何EELV发射的质量余量,为负载提供了一种经济高效的太空运输路径。该平台主要针对地球同步轨道(GEO)任务进行了优化,但也可适应低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)任务。



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ESPAStar-D卫星平台


GAS-T能够携带多达1000公斤的联氨燃料,在太空中为多个客户卫星提供燃料,除了燃料补充任务外,GAS-T还能够与客户卫星进行对接,执行会合和近距离操作服务。



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地球同步辅助支援加油机(GAS-T)



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卫星进行燃料补充、对接任务示意图


早在2024年初,诺斯罗普·格鲁曼公司的被动加油模块(PRM)就已被选为空间系统司令部(SSC)的首选加油解决方案接口标准。未来的卫星可以设计有像PRM这样的接口,以便在太空中接收燃料。目前,多个PRM飞行装置正在为太空部队生产,并将集成到诺斯罗普·格鲁曼公司的下一代卫星服务飞行器上。


二、美国太空军Elixir任务


2025年4月报道,美国太空军正在准备进行一系列实验,测试太空卫星加油技术——计划中的演示名为Tetra-5和Tetra-6,将评估日本Astroscale美国子公司、美国诺斯罗普·格鲁曼公司和美国Orbit  Fab公司的燃料补给硬件。该计划最初于2022年设想为一项耗资4450万美元的单一实验,计划于2025年进行,后来分为两个独立的任务:Tetra-5将于2026年发射,Tetra-6将于2027年发射。


Tetra-5旨在测试商业接口。Tetra-5任务将部署两颗配备Orbit  Fab公司的快速可连接流体传输接口(RAFTI)的小卫星,RAFTI是一种专为在轨燃料转移设计的阀门。其中一颗卫星将尝试与Orbit  Fab燃料库对接。另一颗卫星将测试与Astroscale开发的燃料运输器的兼容性,该燃料运输器是与太空系统司令部的服务、机动与后勤办公室合作开发的。



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Astroscale在轨延寿航天器装置(LEXI)



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美国航空航天初创公司Orbit Fab开发的快速连接流体传输接口(RAFTI)



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RAFTI



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RAFTI与LEXI连接


Tetra-6旨在验证诺斯罗普·格鲁曼公司的解决方案。Tetra-6将测试诺斯罗普·格鲁曼公司的被动加油模块(PRM),该模块也是在国防创新部门的支持下开发的。此次任务将部署一颗配备PRM接口的卫星,该卫星将尝试与诺斯罗普·格鲁曼公司的ROOSTER-5(快速在轨空间技术评估环)卫星对接。


此外,作为Tetra-6实验的一部分,美国太空系统司令部授予诺斯罗普·格鲁曼公司一份单独的合同,以演示加油有效载荷。加油有效载荷将配备该公司的主动加油模块(ARM),该模块与PRM接口以传输和接收燃料。


诺斯罗普·格鲁曼公司太空加油项目经理劳伦·史密斯表示,Elixir旨在解决三个基本的技术挑战:会合和近距离操作——将卫星放置在一起,以便卫星可以相互连接;与另一颗卫星对接或接触;燃料加注——将燃料从一艘航天器转移到另一艘航天器。


三、其他技术评估


除了加油硬件供应商外,以上任务还涉及其他几家承包商。Arcfield公司担任卫星集成商,而Redwire公司将提供卫星平台。


这些实验将提供关键数据来评估在轨加油技术的可靠性和有效性,特别是在复杂的太空环境中。此外还可以为建立可持续的太空商业加油架构提供关键支持,帮助商业公司探索新的商业模式。确保美国太空部队在面对潜在对手时保持太空资产的竞争力和保护能力。


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