出品/星动无极

10月30日,NASA 发布一份信息征询文件,向商业公司征集把哈勃空间望远镜送入更高轨道的方案。机构同时说明,目前没有为哈勃的抬轨或在轨服务任务编列任何采购资金。

哈勃1990年由发现号航天飞机送入轨道,最后一次载人维修任务是2009年。此后它的轨道高度随大气阻力持续下降,再入时间取决于太阳活动周期,工程上无法长期维持。没有抬轨,这台上世纪90年代升空的望远镜将以自由落体的方式结束任务。

NASA 在声明中引述艾萨克曼的话说,哈勃仍有重要的科学任务,如果有创新且成本可控的方式延长在轨资产寿命,机构有责任去探索。机构科学任务理事会的福克斯则表示,商业航天近年已具备在轨捕获与服务能力,希望在开发后续旗舰任务的同时探索抬轨的可能性。

先例就在一年前。NASA 给初创公司 Katalyst Space Technologies 一份3000万美元合同,要求九个月内研制一颗救援卫星,追上已停用的 Swift 天文台,把它推到更高轨道。这家公司按时造出卫星并发射,最近接近到约10公里,随后因电源与反应控制系统出现问题,地面团队决定不再靠近。

那次任务证明了两件事。低成本、快节奏的在轨服务在工程上可行,九个月和3000万美元可以造出能完成交会的航天器;交会之后的捕获与推轨,仍然是故障率最高的环节。

成本参照也来自那次任务。NASA 此前取消的一项在轨服务演示项目,预算曾被估算到数十亿美元。3000万美元的方案没有走到最后一步,却把价格区间拉开了一个数量级。

哈勃比 Swift 贵得多,如果任务推进,合同规模会明显超过3000万美元。这份信息征询的作用是先摸清市场能提供什么,不是招标,也没有承诺后续一定立项。

载人服务这条路基本关闭。航天飞机2011年退役,SpaceX 计划在2030年前退役载人龙飞船。艾萨克曼在社交平台上表示,预计新的征询会吸引机器人公司的兴趣。商业在轨服务已经有多家供应商,Momentus 今年获得 NASA 的机器人补给任务订单,并完成了与一颗 NASA 卫星的交会近距离操作演示。

哈勃值得救的原因在观测波段。它工作在可见光与紫外,韦布和罗曼望远镜看的是红外,不能一对一替代。韦布的红外灵敏度更高,但看不到哈勃最擅长的紫外谱段;可见光与紫外的继任者,要等2040年代的宜居世界天文台。

在轨服务的难点落在接口。哈勃设计时没有考虑商业服务航天器的捕获方式,可抓取的结构有限,服务星要自行解决夹持、刚性连接与推力矢量对齐;抬轨还需要额外的推进模块与姿控配合,燃料量决定延寿年限。

这类任务的工程链条比一次发射长。服务星要先在轨等待、接近、绕飞检查,再选择捕获点;捕获之后要验证组合体的姿态可控,才能点火抬轨。任何一步失败,都要有退出的方案。

商业上,老旧高价值卫星构成一个新市场。延寿、抬轨、检查、碎片移除都可以按服务收费,收费方式可能是按年计价,也可能是按成功抬升的轨道高度计价。保险与责任划分是前提,一旦捕获失败伤及望远镜,赔付规模远超服务合同本身。

对 NASA,这份征询延续了商业货运与商业乘员项目的做法:先用固定价格合同买服务,把设计风险留给承包商。区别在于,那些项目买的是定期运输,这次买的是对一台无法更换的资产的延寿。

风险同样明确。服务星自身故障、捕获过程中的碰撞、任务窗口与再入预测的不确定性,任何一项都可能让任务中止。Swift 那次在10公里处停下,说明工程团队对风险的容忍度很低。

时间窗口是这份征询的现实压力。哈勃的轨道衰减不可逆,方案论证、合同签订、研制发射加起来需要数年,如果等到高度低到无法挽回再启动,所有方案都失去意义。

在轨服务要从演示走向资产延寿,需要一次有保障的成功。哈勃如果被推高,改写的是所有老旧卫星的退役经济学:退役从等它掉下来,变成一笔可以计算投入产出的延寿投资。

这条产业链的成熟标志,不是某一次救援成功,而是延寿服务能进入保险条款、能被写进卫星的初始设计。到那时,卫星制造商会在设计阶段预留对接接口,服务公司会按星座而不是按单星来接单。

征询截止后,NASA 还要评估方案的成本与风险,再决定是否进入合同阶段。哈勃的窗口由物理规律决定,不由预算决定。NASA 这次先问方案,是把决策顺序倒过来:先知道要花多少钱、能干成什么,再决定要不要花这笔钱。