在轨服务若干关键技术研究进展

肖余之，靳永强，陈欢龙，顾冬晴，徐 峰

（1.上海航天技术研究院，上海 201109；2.上海宇航系统工程研究所，上海 201109）

0 引言

在轨服务（On-Orbit Servicing）一般是指通过人、机器人或两者协同完成涉及延长各种卫星寿命、提升执行任务能力的一类空间操作［1-2］，本文主要论述机器人在轨服务。在轨服务的概念内涵非常丰富，一般来说包括故障维修、碎片清理、物资补给、在轨组装等几类［3］。

故障维修是指对在轨发生故障的卫星执行辅助展开、功能模块更换等修复性操作，广义上也包含对未能正确入轨卫星的辅助入轨、对寿命末期卫星的接管控制等；碎片清理是指对滞留在轨道上的空间碎片、废弃卫星进行主动和被动的捕获清除，维护轨道环境；物资补给是指对卫星的消耗品进行补给，延长使用寿命，最典型的是补加推进剂；在轨组装是指利用功能模块在轨构建大型设施，比如超大型天线的在轨组装等。随着3D 打印技术的发展，利用轨道环境开展在轨制造也得到了重视。

由于轨位的稀缺性，对地球静止轨道（Geostationary Orbit，GEO）高价值卫星的故障维修、接管、补加延寿和废弃卫星清除意义重大。在过去的20 多年中，主要航天大国重点围绕高轨卫星服务需求开展关键技术研究和地面试验，并接连在低轨开展关键技术验证，部分技术已经转向应用，取得了显著的进展。在轨服务的对象，包括已经在轨的卫星，这类卫星无配合服务的设计，一般作为非合作目标处理，技术难度也最大。主要涉及的关键技术包括各类目标的运动特性辨识、复杂环境导航测量、平台与机械臂协同抓捕等。……