近日，俄莫扎伊斯克军事太空学院的科学家表示，俄罗斯正计划创建一个卫星群，为地球轨道上的航天器实施无线充电，进而让卫星的寿命延长1.5倍。那么，目前有哪些方法能为在轨卫星进行延寿，这些方法又有哪些优缺点？
即将起飞的卫星“代步车”
根据目前各国在轨卫星延寿项目的进展，距离实用最近的是一种能够“接管”卫星轨道修正工作的“轨道延寿飞行器”。该系列飞行器通过识别并抓住客户卫星上与运载火箭进行对接的“星箭对接环”来实现与客户卫星的可靠连接，并作为客户卫星的“轨道维持模块”控制客户卫星的轨位姿态来帮助卫星延寿，但不提供燃料加注服务。
截至2018年底，诺格创新系统公司（原轨道·ATK公司）、劳拉空间系统公司、空客防务与航天公司、英国有效太空公司等卫星制造商已提出了多个型号在轨服务飞行器产品方案。
其中，诺格创新系统公司推出的任务延寿飞行器-1（MEV-1）是目前进展最快的型号。该型号已通过美国联邦通信委员会和国家海洋与大气管理局的许可，计划2019年上半年发射，并期望在2020年为国际通信卫星公司的Intelsat-901卫星提供首次服务。
MEV-1重量为2000公斤，设计使用寿命为15年，通过采取可靠、低风险的对接系统连接到客户的卫星上，接管客户卫星的在轨维护和姿态控制功能。它作为客户卫星的“代步车”，将客户卫星运送至指定轨道并提供姿态、轨道维持服务，进而实现客户卫星的延寿。
卫星“代步车”对接前状态模拟图
具体工作流程为：MEV-1发射后将进入“墓地轨道”（每颗远离地球的人造卫星在寿命终结时，会被推送到同步轨道上空300公里处的“墓地轨道”）与Intelsat-901卫星执行会合、近距离操作和对接的任务，此后将带它离开“墓地轨道”，并为其提供5年的延寿服务。
完成延寿任务后，MEV-1会将Intelsat-901重新送回“墓地轨道”，并解除连接，准备接受后续其他卫星的延寿任务。
除了MEV-1之外，英国有效太空公司的太空无人机项目也将于2020年发射，并采取与MEV-1相同的工作原理与工作流程为在轨卫星提供延寿服务。不同的是，该型号无人机重量仅400公斤，其体积更小、质量更轻，可以作为次级载荷发射，有着明显的成本优势。
无人机入轨后，使用电推技术接近目标卫星，并与客户卫星可靠对接。随后，太空无人机可接管卫星操控，实现长期或短期的操控，包括在卫星寿命末期将卫星移入“墓地轨道”。
稳步建设的卫星“加油站”
由于目前卫星延寿主要要解决的问题就是燃料耗尽问题，因此人们最先想到的延寿方案便是在轨卫星的燃料补充——“太空加油站”，即在太空中为燃料不足，但功能正常的卫星补充燃料，延长它们的寿命。因为“太空加油站”除了加油外没有其他的功能，所以可以携带大量的燃料升空。
“太空加油站”的相关工作一直在稳步开展中。早在2014年，美国宇航局的几个研究小组就已经开展了“太空加油站”的研究，试图把燃料在轨加注到目标卫星上，并于2016年底与劳拉空间系统公司签订了总值1.27亿美元的合同，以建设可移动太空“加油站”，延长在轨卫星寿命，并希望在2020年就能实现发射，执行在轨卫星加油任务。
该项目名称为Restore-L，由美国宇航局戈达德航天中心设立的卫星保养项目部管理。1999年发射升空的美国陆地卫星-7地球观测卫星将成为这个无人航天器的首个用户。届时，Restore-L将自动移至“ 陆地卫星-7”所在的轨道附近，用机械臂抓住卫星，给其加油，然后再释放、重置卫星。
与此同时，我国也对太空加油项目开展了相关研究及试验验证。早在2016年6月，我国便在长征七号运载火箭的首次试射中，携带了在轨加注实验装置。
以上均为卫星“加油站”模拟图
随着“太空加油站”的稳步建设，未来这些专门的加油卫星甚至可以协助修理，或是转移现有卫星的轨道。该加油站能让许多老旧的卫星重获新生，并将打破一次性航天器的陈规，用新的方法管理、升级、延长成本高昂的在轨卫星的使用期限，为实现更具弹性、效率和成本效益的太空操作带来更多选择。
正在孵化的卫星“充电宝”
除了以上几种比较成熟的延寿方案外，俄罗斯动力集团公司及美国宇航局、SpaceX公司正在研发的“太空充电站”，也可能会成为未来新的卫星延寿方案。
近日，据俄罗斯《消息报》披露，俄罗斯正计划创建一个卫星群，为地球轨道上的航天器实施无线充电，进而让卫星的寿命延长1.5倍。
根据研发者的设想，他们将在轨道上部署一个由数十个“充电机器人”组成的卫星群。这种卫星的形状如同外星飞碟，在上半球和下半球中装有太阳能电池板和光伏模块，其中光伏模块用于激光束的接收和传输，能够积蓄电能并迅速输出。
据国外媒体报道称，该项目的初衷是想通过增加位于地球阴影部分的卫星电力供应，来确保全球卫星搜救系统的卫星和无线点通信设备的长期平稳运行。
以往位于这个区域的卫星得不到阳光照射，因此会出现电力不足、无法完成预定任务的情况。而利用“充电机器人”就可以通过激光无线充电设备，给卫星持续提供100瓦的额外电力，保持卫星基础功能的稳定运行，这将切实扩展相关卫星的有效寿命。
俄罗斯太空学院专家还表示，此前，该项目的主要短板在于过低的光电转换效率和较高的电力传输，导致目标卫星最后得到的电力只有原先的10%左右。如今，得益于红外激光器和基于砷化镓的高效光伏模块，这一过程的能量传输效率已经提高到70%以上。
如果能通过外部充电的方式，减少卫星携带的燃料消耗，进而延长其在轨道上的有效工作时间，显然可以节省巨额资金，并有效延长卫星寿命。不过该项目仍在规划阶段，具体机理还有待进一步验证。
文/焦毅
编辑/唐明军 张晓帆 郝晨曦（实习生）
监制/许斌