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日前，美國國防部先進研究項目局（darpa）透露，鳳凰項目已完成第一階段任務，科研人員在軌道機器人和衛(wèi)星構(gòu)型研究方面取得了一定的進展。

據(jù)了解，2011年，darpa啟動了鳳凰項目。其公開目標是，開發(fā)和演示利用退役或廢棄的靜止軌道衛(wèi)星上仍可用的部件，組裝成新的太空系統(tǒng)。該項目一經(jīng)公布就引起了世界廣泛的關(guān)注，而此次這一新消息再次讓鳳凰項目成為世人關(guān)注的焦點。鳳凰項目受到關(guān)注，并不僅僅因為它是darpa的先進研究項目，更因為它的相關(guān)技術(shù)具有廣泛的用途，可能對人類的太空活動構(gòu)成深遠的影響。

通過鳳凰項目，人類將可能做到真正的空間組裝，從而建立超大孔徑的光學或射頻天線，或是大型空間太陽能電站等現(xiàn)在可望而不可即的超大航天器。圖為照料飛行器組裝航天器模擬圖。

太空垃圾再利用 為靜止軌道騰地

鳳凰項目的著眼點在于寶貴的靜止軌道資源。地球只有一條靜止軌道，但這條軌道上早已密布世界各國的各種衛(wèi)星。自20世紀60年代以來，靜止軌道上失效、退役和廢棄的衛(wèi)星數(shù)不勝數(shù)，這些衛(wèi)星已經(jīng)變成了太空垃圾，成為正常衛(wèi)星的最大威脅。雖然人類已經(jīng)有能力將壽命末期的靜止軌道衛(wèi)星移往軌道高數(shù)百公里的衛(wèi)星墓地，但是靜止軌道上的太空垃圾還是太多了。

因此，美國人提出了鳳凰項目，準備利用這些衛(wèi)星上仍能工作的部件組建新的太空系統(tǒng)，從而大大降低人類太空活動的成本。

據(jù)了解，人類一直在探索維修和重用這些即將退役或失效衛(wèi)星的途徑，早期曾提出了軌道推進劑加注和軌道維護等想法。鳳凰項目在這些想法基礎上更進一步，不是使整顆衛(wèi)星回光返照，而是讓衛(wèi)星的可用部件發(fā)揮余熱，組成新衛(wèi)星達到涅槃重生的效果。

而且，從鳳凰項目的能力看，它不僅能抓取失效衛(wèi)星的零部件，也可以用于軌道維護、垃圾回收甚至軌道破壞任務，其實際應用前景要比現(xiàn)有的報廢回收等說法要廣泛得多。

鳳凰項目跳過簡單的太空維修大膽躍進，直接利用廢棄衛(wèi)星的可用部件在軌組裝新衛(wèi)星，是它的最大特色，這也符合darpa向來支持前瞻性研究的一貫風格。

搭積木 變廢為寶

根據(jù)darpa的說明，鳳凰項目首先將研制載荷軌道交付系統(tǒng)。另一個重頭戲是照料飛行器，照料飛行器是一種攜帶抓爪機械臂的衛(wèi)星。當照料飛行器抵達軌道后，與載荷軌道交付系統(tǒng)交會并將其捕獲，存放在照料飛行器的工具帶上。照料飛行器隨后將與廢棄的退役衛(wèi)星交會，利用機械臂將載荷軌道交付系統(tǒng)內(nèi)部的衛(wèi)星積木與廢棄衛(wèi)星的可用部件尤其是天線進行組合，最后構(gòu)成一個新的衛(wèi)星。

不過，作為一個技術(shù)驗證項目，鳳凰項目的難度很高。

一方面，衛(wèi)星積木概念過于超前。需要改變衛(wèi)星的設計和制造概念，使用不同的小型單元實現(xiàn)不同的功能，這對微電子、微機電和其他衛(wèi)星精密零部件的設計制造水平提出了很高的要求。

另一方面，照料飛行器在技術(shù)上面臨著巨大挑戰(zhàn)。照料飛行器要與無動力和姿控的載荷軌道交付系統(tǒng)交會并完成捕獲，與廢棄衛(wèi)星交會和對接，并診斷分析衛(wèi)星上的部件是否可用，最后將衛(wèi)星積木部署到可用部件上，很多時候還需將可用的天線從廢棄衛(wèi)星上切割下來與衛(wèi)星積木共同構(gòu)成一個新的衛(wèi)星。也就是說，照料飛行器不僅要具備自主交會能力，還要具備高性能的地面通信能力，同時它要配備一個或多個高性能超靈巧的機械臂，并攜帶工具安裝衛(wèi)星積木，還需要從衛(wèi)星本體上切割天線。從設計上說，這個照料飛行器非常復雜，與姿態(tài)不確定的廢棄衛(wèi)星交會對接已經(jīng)具有很高的難度，而遠程呈現(xiàn)、在軌裝配和切割等操作，也都將挑戰(zhàn)人類技術(shù)能力的極限。

迎難而上 意在長遠

鳳凰項目難度這么大，美國為何要“迎難而上”？

據(jù)了解，鳳凰項目不僅可以重新利用退役衛(wèi)星上的可用部件，大大提高美國政府和軍隊太空投資的回報率，還可以使用新技術(shù)快速對現(xiàn)有衛(wèi)星進行升級，擴展商業(yè)衛(wèi)星服務的范圍，開拓了新市場。

通過對衛(wèi)星積木和部件重用等技術(shù)的進一步發(fā)展，人類將可能做到真正的空間組裝，從而建立超大孔徑的光學或射頻天線，或是大型空間太陽能電站等現(xiàn)在可望而不可即的超大航天器。

通過鳳凰項目的研發(fā)，人們還將收獲可用于衛(wèi)星的微型抗輻射電子器件、點對點連接的分布式無線機動平臺、工業(yè)控制的電子系統(tǒng)、工業(yè)機器人末端工具和導航控制系統(tǒng)等諸多新技術(shù)，對美國保持高端工業(yè)的領(lǐng)先地位具有一定的價值。

鳳凰項目的出現(xiàn)對我國也不無啟示。美國通過darpa這樣的組織，以少量資金進行前瞻性研究，不苛求項目的成功，而是盡可能驗證未來技術(shù)發(fā)展的可能，找出技術(shù)最可行的路線。

darpa的各種項目實施過程中研發(fā)的各種先進技術(shù)，即使技術(shù)本身并不成熟，也為未來產(chǎn)業(yè)升級提供了更多的潛力。如darpa推動出現(xiàn)的阿帕網(wǎng)和動能殺傷技術(shù)，前者推動了信息化浪潮讓美國經(jīng)濟受惠至今，后者從天方夜譚的神話經(jīng)歷20多年發(fā)展成為現(xiàn)實，今天更成為美國甚至全球?qū)椃烙暮诵募夹g(shù)。

這種不以成敗論英雄的進行前沿性的研究，將是未來航天持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的必然需求。（張雪松）