隨著多個太空機構準備在阿波羅時代後首次發送載人任務回到月球,商業太空產業也正蓬勃發展。越來越多的發射提供商正在部署衛星星座進入軌道,顯示我們正處於一個重新探索太空的時代,這被稱為新太空時代(NewSpace)或太空 2.0。這一切的發展大多得益於火箭回收和可重用技術的進步,這使得將有效載荷送入太空的成本顯著降低。這些技術不僅使得太空探索變得更加可行,還為商業航天公司提供了進軍太空的新機遇。
除了火箭的可重用性外,太空中的加油技術(On-Orbit Refueling,簡稱 OOR)也被視為降低發射成本的另一種可能性。這一概念已經被美國國家航空暨太空總署(NASA)研究了數十年,旨在促進月球及其他深空任務的實施。如果像 SpaceX 這樣的公司成功實施,低地球軌道(LEO)將來可能會出現加油站,使商業旅行到月球甚至火星成為可能。此外,OOR 還能解決一個重大的環境問題:太空垃圾的日益嚴重。
根據最近的數據,太空垃圾辦公室(Space Debris Office)在歐洲太空操作中心(ESOC)報告,自從斯普特尼克一號發射以來,約有 6960 次發射進行,這些發射共將約 2.2 萬顆衛星送入了軌道。在過去 60 年中,估計有超過 650 次的故障衛星、廢棄火箭級段和其他失效載荷之間的破裂、爆炸或碰撞發生。這導致目前低地球軌道充斥著太空垃圾,這些物體對於運作中的衛星、航天器和太空站構成了重大威脅。
在這樣的情況下,衛星的單次使用技術成為了一個重要的問題。隨著時間的推移,這些衛星在燃料耗盡後將變成太空垃圾,可能會對運作中的衛星造成碰撞,從而引發一連串的連鎖反應。這不僅威脅到現在的太空任務,也使未來的太空探索面臨挑戰。因此,衛星加油技術被視為延長衛星壽命的唯一途徑,這對於減少太空垃圾的產生至關重要。
NASA 在 1960 年代就開始探索 OOR 的概念,最終在 1969 年形成了綜合計劃(Integrated Program Plan,IPP),該計劃設想了一系列可重用的載人航天器,以支持超越阿波羅計劃的長期操作,實現地球與月球之間的任務。雖然這一計劃最終被太空梭計劃取代,但 NASA 和國防部一直在進行太空服務研究,並在 1990 年代進行了系統工程和集成研究,顯示 OOR 的可行性。
隨著商業太空公司計劃在未來幾年內部署衛星「巨型星座」以提供寬帶互聯網接入,低地球軌道的環境將變得越來越擁擠。SpaceX 的 Starlink 目前在這一市場中佔據主導地位,已有超過 7,600 顆衛星在軌運行。隨著其他公司如藍色起源(Blue Origin)的 Project Kuiper 和中國的 Spacesail 進入市場,地球軌道預計將在未來幾年內完全商業化。這樣的趨勢不僅促進了太空產業的發展,還對太空環境帶來了前所未有的挑戰,迫使業界必須考慮如何在商業化的同時,保持太空的可持續性。這需要進一步推動 OOR 技術的發展,讓衛星在其壽命結束前,能夠獲得新的燃料,從而避免成為太空垃圾。




