2025年9月下旬,一场原本旨在为国际空间站实施轨道再提升的行动被迫中止,主角是搭载在SpaceX Dragon货运飞船舱干(trunk)内的Draco推进器。NASA与SpaceX为保障国际空间站(ISS)高度长期稳定性,正测试通过Dragon运载的再提升套件执行长时间点火,以补偿大气阻力造成的轨道衰减。然而,在一次计划持续19分22秒的点火尝试进行到第3分45秒时,地面控制发现了一次燃油箱切换未按预期发生,出于对推进剂管理与安全的谨慎考虑,控制团队选择手动中止点火。此举立刻将全球航天界的关注点拉回轨道维护手段的可靠性与备选方案的必要性。 事件细节与背景 根据公开报道,SpaceX与NASA在9月初曾完成一次5分03秒的演示点火,证明使用Dragon舱干中的Draco发动机对ISS做短时态势调整是可行的。那次成功为后续更长时间、更高能量的点火积累了经验,但并未覆盖所有潜在工况。
在随后计划的19分22秒长轨道再提升试验中,系统在3分45秒检测到预定的燃料箱切换动作未完成,地面控制为避免不必要的推进剂损耗与意外风险,果断发出中止命令。 从技术角度看,Draco发动机本是用于轨道机动与姿态控制的小型推进器,点火时需要精确的推进剂供应与阀门切换。Dragon货舱干作为可抛弃段,能够携带额外的推进剂箱与推进器,用于执行对ISS的增补升力任务。此次故障的核心在于推进剂箱切换逻辑或执行机构出现异常,导致喷射系统无法按既定节奏切换推进剂来源,风险包括推力波动、推进剂短缺及对飞行器姿态的瞬时影响。中止操作显示了地面指令层面对节约推进剂与保护ISS安全的优先考量。 国际空间站轨道维护的现状与挑战 自航天飞机退役与欧洲ESA的自动转移飞行器(ATV)计划终止后,ISS的轨道再提升主要依赖俄罗斯的Progress飞船执行发动机点火,以及北特格鲁曼(Northrop Grumman)开发的Cygnus货运飞船在有限条件下提供再提升能力。
随着这些选项在可用性、时机与推力能力上各有局限,NASA积极寻求更多商业可行方案,Dragon携带再提升套件成为一个重要补充。若成功,Dragon能够在补给任务同时执行长时间再提升,给地面控制更多灵活性和冗余。 轨道再提升之所以关键,是因为ISS的轨道会随着大气阻力逐步衰减,尤其在太阳活动增强时期,上层大气膨胀导致阻力加大,轨道高度下降速度加快。若不及时补偿,ISS面临更频繁的高度维护需求,影响任务计划与乘员安全。因此多样化的再提升手段对于长期运营至关重要。 此次中止的影响与应对 虽然这次点火中止令原计划被迫提前结束,但并未立即构成对ISS安全的迫在眉睫威胁。
NASA与SpaceX表示将评估故障数据,进行系统回顾并尽快重试。中止的积极一面是它显示了地面控制在异常情形下的谨慎与应急能力:相比勉强完成点火,用以节约推进剂与避免更严重后果的中止决策体现了对航天任务风险管理的成熟度。 短期内,NASA仍可依赖Progress与Cygnus等传统手段应对轨道衰减需求;中长期来看,加强Dragon再提升能力将提升ISS的自适应与抗脆弱性。SpaceX与NASA需要共同排查推进剂箱切换机制的软硬件问题,改进状态监测,优化点火预案与自动化容错策略,以降低人为干预的需求。 Swift望远镜的紧急救援与Katalyst合同 在另一条与轨道维持直接相关的新闻中,NASA迅速授予美国亚利桑那州Flagstaff的初创公司Katalyst Space Technologies一份价值3000万美元的合同,用于在轨救援Neil Gehrels Swift天文台(常称为斯威夫特望远镜)。由于太阳活动增强导致上层大气密度高于预期,Swift遭遇加剧的大气阻力,其轨道衰减进程迅速。
NASA评估表明,Swift在2026年中期有50%概率发生非受控再入,到年底这一概率上升至90%。因此必须在数月内发射救援任务,而非通常所需的数年准备时间。 Swift并非设计为可维护平台,缺乏可供标准对接机构抓取的结构特征。Katalyst提出使用一台具备精密机器人捕捉机制的在轨服务器,通过定制的机械对接装置附着在卫星的主结构上,避免损害敏感科学仪器,从而为卫星实施推进剂推力或轨道提升。该合同与时间压力展示了在轨服务市场的灵活性:当紧急需求出现时,小型商业公司能够在短时间内将解决方案推向实施阶段。 在轨服务的技术难点包括精确的相对导航与对接控制、对目标卫星结构的详尽理解、防止机械干扰科学仪器、以及在紧张时间表下完成装配与测试。
Katalyst的提案强调以机器人臂为中心的捕捉机制,这要求高精度的姿态控制与对接算法、软硬件紧密集成的延迟补偿,以及发射窗口与目标位相的即时匹配。 这笔3000万美元合同不仅是对单一任务的资金支持,也被视为NASA推动商业在轨服务能力发展的信号。成功救援Swift将成为商业在轨服务市场的里程碑案例;反之,若救援受阻,则会引发对时限、风险管理及监管合规的更广泛讨论。 行业与政策层面的含义 这两件事(Dragon中止与Swift救援合同)共同凸显了一个趋势:维持低地轨道资产需要更多的商业参与、多元化技术解法与快速反应能力。传统依赖国家航天机构与少数大型承包商的模式正在向混合模式演进,其中初创企业、商业运输提供商及专门的在轨服务公司共同承担风险与机会。 在政策层面,美国与国际合作伙伴需要就在轨操作标准、碰撞与碎片风险的责任划分、跨国救援协调机制等问题达成更明确的框架。
商业公司在执行敏感任务时,也必须遵循透明的测试与认证流程,以获得国家机构与公众的信任。此类任务的成功与失败将直接影响未来公共资金与商业资本的流向。 技术演进与未来展望 从技术上讲,在轨服务领域将继续演进三条主线:更可靠的推进系统与推进剂管理、更精确的自主导航与对接能力,以及更通用化的机械对接接口。若未来国际空间站或下一代轨道平台标准化某类对接端口,非计划维修与在轨升级将更易实现,降低单次任务的复杂性与成本。 对于Dragon而言,完善推进剂箱切换逻辑、提升故障自愈能力以及加强地面与飞行器间的诊断通道将是优先事项。对于Katalyst与类似企业,如何在短时间内完成系统集成、地面模拟与发射法规审批,将决定其能否在应急任务中脱颖而出。
公众、科学界与风险沟通 在轨资产的衰减与再提升问题直接关系到科学观测、载人任务与地球观测数据的连续性。向公众与科学社群清晰传达风险评估、备选方案与时间表极为重要。NASA在处理Swift问题时已公开概率评估数据,并快速启动商业应急采购,这是负责任的风险管理实践。 同时,任何在轨操作都伴随碎片产生与碰撞风险,必须将安全与可持续运维放在首位。行业应推动碎片缓解措施、在轨维修前的全面风险评估与多方协商,以确保任务既高效又安全。 结论:危机亦是推动创新的催化剂 SpaceX Dragon的点火中止提醒我们:即便是成熟的商业航天系统,也会在复杂任务中遇到不可预见的技术挑战。
相对地,Katalyst获批救援Swift展现出商业在轨服务的潜力与紧迫性。将来,更多低地轨道资产需要敏捷的服务能力、冗余的再提升手段与完善的国际合作框架。 对于NASA、SpaceX及新兴在轨服务公司来说,当务之急是吸取教训、改进系统并加速试验,同时确保公开透明的风险沟通。对整个行业而言,这既是一次警示,也是一次机会:通过技术迭代與政策完善,推动在轨服务从应急响应走向可持续的常态化能力,从而更好地维护地球近地轨道的科学与商业资产安全。 未来数月将非常关键。Dragon团队若能快速定位并修复推进剂箱切换问题,将为ISS提供额外、可重复的再提升工具;而Katalyst若能如期救援Swift,将为商业在轨服务树立标杆。
无论结果如何,这两起事件都将对低地轨道时代的运维模式产生深远影响,值得航天业、科学界与公众持续关注。 。
