国外先进轨道转移飞行器典型项目

前 言

随着太空任务的要求逐渐提高，轨道转移飞行器作为一种经济实用的运载方式广受各国关注。轨道转移飞行器具有一般航天器不可比拟的优势，如机动能力强、使用方便灵活、可在轨自主运行、节省燃料等，可将物资与人员精确送入其运行轨道。它的出现大大增强了空间运输系统的服务能力，近年来被各航天强国争相研制。

轨道转移飞行器

轨道转移飞行器(Orbital Transfer Vehicle，OTV)又称为太空拖船(Space tug)，其通常使用运载火箭发射入轨，拥有较强的在轨机动能力以及自主运行能力，是一种在轨道之间进行货物与人员运输的在轨飞行器。

轨道转移飞行器除了进行最基本的空间在轨运输服务，提供空间资源配置与协助航天器转移至目标轨道外，还能作为空间武器装备搭载平台，部署反导武器和反卫星武器，在有作战需求时快速投入战斗。此外，轨道转移飞行器还有望进行在轨服务，如在轨燃料加注、在轨航天器维修等。甚至，轨道转移飞行器还可以破坏竞争对手的轨道资源，将对方卫星推离正常工作轨道。

轨道转移飞行器主要功能

根据上述任务性质可知，轨道机动能力、自主导航、制导与飞行控制能力是轨道转移飞行器的核心能力，如何进行空间推进系统与推进技术的研发、采用何种方式进行高精准自主制导，成为各国主要的研究方向。

美国Luncher航天公司轨道卫星部署器

轨道卫星部署器(Orbiter)是美国Luncher航天公司为太空运输服务设计的飞行器，该飞行器计划于2022年12月搭载SpaceX猎鹰9号火箭进行首次发射，后续还预计在2023年2月、2023年5月、2023年10月、2024年第一季度进行四次发射运载任务。

Orbiter

Orbiter的有效载荷能力高达400公斤，其设计了两种装在方式，可实现客户卫星的装载容量最大化。同时兼容市面上主流的运载火箭，例如猎鹰9号运载火箭、极轨卫星运载火箭、人族一号运载火箭、SSLV运载火箭、织女星运载火箭、阿尔法运载火箭以及该公司自行研发的Launcher Light运载火箭，可准确地将客户航天器运输至其精确轨道上。Orbiter可携带客户卫星进行轨道高度机动、轨道倾角机动、轨道平面机动等多种机动方式。

多种机动方式

欧空局自动转移飞行器(ATV)

自动转移飞行器(ATV)是欧空局研制的一种航天货运飞行器，旨在为国际空间(ISS)提供补给以及后勤服务。在将物资运输至ISS后，ATV将携带空间站垃圾，进行清运并销毁。目前自动转移飞行器一共进行了五次任务。

ATV由集成货运舱(ICC)和服务舱(SSA)两个舱段组成。货运舱负责运送货物，其最大承载能力为6.6t，服务舱位于飞行器尾部，主要包括动力系统以及电子设施。

AVT剖面图

俄罗斯“宙斯”核动力拖船

“宙斯”核动力太空拖船由俄罗斯国家航天集团和国家原子能集团联合研制。据介绍，该拖船自2010年起开始研发，并于2018年完成了地面原型的设计与测试。“宙斯”核动力太空拖船预计2030年发射。

“宙斯”核动力太空拖船

根据公开数据表示，该拖船的核心是一个产生热量的核反应堆，称为“兆瓦级核能动力装置”，然后通过机械涡轮或热发射方法将热量转换为电能，该方法不涉及任何运动部件，虽转化效率不如传统涡轮机，但热排放转换更为简单，也已经在俄罗斯核工业界应用成熟。与传统航天器相比，核动力太空拖船的功率更大、续航时间更长、可运输的有效载荷量更多，该系统的使用寿命预计为10～12年。

“宙斯”核动力太空拖船的第一个目的地是木星，任务计划持续50个月。

小结

总之，外太空作为人类探索的新领地，随着探索的逐渐深入，对空间任务的需求也会逐日提升。轨道转移飞行器作为一种轨道空间机动方式，未来的应用需求会越来越多。通过以上对各国空间轨道飞行器的概述可知，各国根据自身科研强项，在轨道转移飞行器的设计与研发制造方面都有所侧重，力争发挥本国的优势。未来，我国也应大力发展轨道转移飞行器，逐步形成成熟的空间机动与运输能力，并建立具有威慑的空间攻防体系。

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主要参考资料

[1] Skyroot, Bellatrix signs MoU to use latter's orbital transfer vehicle.

[2] Orbital Transfer Vehicle Concept Definition And System Analysis Study.

[3] Launcher Announces Customers for Orbiter’s Inaugural Flight.

[4] Russian Space Agency confirms plans to launch nuclear-powered space tug by 2030.

[5] ESA - Automated Transfer Vehicle.

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