“凤凰计划”的首个航天器计划于今年第三季度发射升空，开展在轨试验。

美国国防部高级研究计划局（DARPA）拟在今年第三季度发射搭载了“细胞星”的航天器，开展在轨试验。这是颇受世人关注的“凤凰计划”的首次项目试验，该计划于2012年推出，很有可能达到“一石三鸟”的效果，甚至引发新的太空武器革命。

1 什么是凤凰计划？

■钟汇 王馨立

早在2012年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）就启动了一项代号为“凤凰”的研究计划，旨在对太空报废的卫星进行维修或回收，以实现太空资源再利用，降低太空开发成本。从项目名称不难看出，美国希望其所有的太空废弃资源，能够像凤凰涅槃一般浴火重生。

首次“凤凰计划”项目试验，将首先在向地球静止轨道（GEO）发射商用通信卫星时，搭载“有效载荷在轨释放系统”（PODS），其中携带了大量具备核心部件的廉价的“细胞星”。随后，再向太空发射一颗带有机械臂等“智能工具”、位于地球静止轨道的“服务星”。

执行任务时，“服务星”将先用机械臂捕获由商业通信卫星弹射出来的“PODS”，然后靠近太空轨道中的废弃卫星，在地面人员的指挥下，用机械臂对报废卫星的天线等零部件进行拆除和回收，再把它们安装在“细胞星”上。最终，这些“细胞星”将被组网，形成一个宏大的天线阵列，被打造成低成本的太空“通讯中心”。

这一阶段的关键技术包括：

1、先进GEO太空机器人。主要开发多种机器人技术，包括机械臂和多个通用、专用工具，以解决GEO恶劣环境下的关键在轨任务需求，包括装配、维修、寿命延长、燃料再加注等，用于搭载具备机器人装配技能的“服务星”。2、“细胞星”。“细胞星”是一种小型的独立模块，上面配有必要的卫星功能模块（如电源、运动控制、传感器等）。“细胞星”之间将共用数据、电力和热管理功能，从而组成一种新型低成本、可扩展的模块化卫星体系结构。“细胞星”还可对不同类型、不同规模，或不同造型的有效载荷，进行不同形式的组合，以完成多样化太空任务。因为它们是模块化的，因此可在生产线上低成本地快速制造和装配。DARPA的目标是先在近地轨道上验证“细胞星”的技术方案。

3、“PODS”。该系统将首先用于商业通信卫星，使其安全携带各种分离性元素进入轨道，包括有效载荷、细胞星和电子器件。DARPA正力求以低风险的飞行方式来验证“PODS”技术。

“凤凰计划”既继承了美国前几年一系列在轨服务技术试验计划如“轨道快车”等的成果，但又有重大创新。它将在轨服务技术从地球低轨道扩展到地球高轨道；从合作的目标扩展到非合作目标；从单机械臂扩展到多机械臂；从简单捕获扩展到精细操作；从单项技术演示扩展到系统集成。

“凤凰计划”所发展的技术将有十分深远的影响，特别是卫星模块化技术将促进卫星的生产、组装和发射的流线化，在轨修复技术将促进卫星的可持续发展，并有利于保护太空环境。由此可见，“凤凰计划”若能成功，将在卫星领域催生一场深刻的变革。

2 凤凰计划的目的是什么？

经过几十年来不断的航天发射，目前包括美国在内的世界各国，在地球静止轨道产生了大量的报废卫星。如不对这些报废卫星加以拆除和利用，不仅会使大量的太空资产白白浪费，而且大量由废弃卫星组成的“太空垃圾”，还会威胁到新发射卫星的安全。

据推测，目前在地球同步轨道中运行的报废卫星，总价值超过3000亿美元，其中相当数量为美国卫星。因此，“凤凰计划”项目负责人表示：“如果该项目能够得以实现，美国国防部在人造卫星任务中需要的成本将大幅降低。”

从经济角度看，“凤凰计划”有可能为美国创造潜在的新商机。由于美国航天飞机相继退役，在国际航天商业市场上被俄罗斯抢去了风头。借助“凤凰计划”，美国可以向那些拥有卫星的国家提供一种经济的卫星延寿方案。一旦有国家想利用此技术改造自己的废旧卫星，势必要向美国寻求技术支持。另外，航天技术一向是烧钱的行业。美国发展新的航天项目，有助于刺激国内经济增长。

军事上，“凤凰计划”所发展的技术，对美国提高太空对抗能力，也有着十分重要的意义。当美国的卫星受到攻击时，就可利用 “凤凰计划”发展的捕获和轨道机动技术，把美国的卫星转移到其它安全的轨道，避免卫星受到敌方的攻击。当美国要攻击敌方卫星时，也可利用“凤凰计划”发展的捕获和太空切割技术，将敌方的在轨卫星进行拆除和破坏。因此，“凤凰计划”具有重大的军事价值。近年来，美军对发展进攻性太空武器十分低调，常采用“寓军于民”的策略，因为美国的卫星在世界上最多，若引发各国竞相发展进攻性太空武器，对美国有害而无益。

“凤凰计划”一旦顺利实施，会给传统的太空作战模式带来冲击，甚至改变原先的太空战设想。自20世纪80年代的星球大战计划以来，太空战的模式就习惯上地被认为是“在外太空和地面部署高能定向武器，如微波武器、激光武器、高能粒子束、电磁动能武器等，对敌方的太空人工天体实施毁灭性打击。此外，还可以利用卫星搭载常规打击武器（如导弹）或电子干扰设备，令敌方的太空装置难以正常运转。这些太空武器都是基于“破坏”的思路研发的。

而“凤凰计划”则提供了一种“因粮于敌”的作战思路。从敌方卫星上“窃取”部件，在打击敌人的同时壮大自己。这种方式比单纯的毁灭对手要“高明”不少。同时，作为“维修供应飞行器”的大型同步轨道卫星，可用机械臂拆除卫星上的零件，与传统的高能武器相比，这种机械化的作业方式消耗能源相对较少，也相对安全（不用携带高能部件），可靠性也相对较高（激光武器的光学部件易被破坏）。因此，“凤凰计划”的作战方式相对而言稳妥很多。

3 未来将会面临多少技术难题？

虽然从理论上看，“凤凰计划”可以达到“一石三鸟”的效果，但真正实现却并不容易。据美国媒体报道，参与“凤凰计划”项目的机构，除了美国维维公司外，还有国际通信卫星组织、美国国家航空航天局喷气推进实验室等，这些机构实力不可谓不强，DARPA也信心满满，称将在2016年展示在轨运行的“特殊机械工具”。然而，从目前的研发进度看，DARPA除了提供一些说明概念的动画外，并无实物展示。

2012年DARPA在报告中曾透露，“凤凰计划”将要研发“特殊机械工具”，以确保机械臂“将零部件取出”，而机械臂将由地面指挥中心控制。目前，这种机械工具的研发状况仍然没有公开。

“凤凰计划”面临的技术难题还不止这些。DARPA的研究人员预计，“凤凰计划”中预计采用的技术包括：耐辐射的微电子和存储设备、空间机器人轨道传感器与机械臂技术、空间机器人微域操作工具及成像技术、远程影像与视频技术等。这些技术绝大多数停留在研发阶段，有的甚至只提出了技术概念。有些看似成熟的技术，以军用标准看仍存在差距。比如，所谓的空间机器人轨道传感器与机械臂技术，其实在国际空间站及美国航天飞机上早有应用。然而这些技术往往用于抓取较大型物件或动作要求不太高的太空作业，一些需要精细操作的工作（比如更换某些部位的零件），仍需要航天员进行太空行走才能够完成。

不仅“凤凰计划”本身存在技术难题，其他的辅助领域，也有不少问题亟待解决。如美国的太空监视系统，目前在技术和财政的双重压力下，难以满足美军现有的需要。缺少这一系统的辅助和保护，“细胞星”对废弃卫星进行定位、躲避太空碎片损伤的能力将大幅降低。这很有可能导致原本是去清除“太空垃圾”的“细胞星”，反被“太空垃圾”伤毁。

作为世界上高科技研发能力最强的国家，美国习惯在高科技领域提出各种新概念。这样做既可以提高研发部门的积极性，也有助于保持科技、装备发展的活力。但这些新概念、新技术项目的“成活率”却并不高。不过，“敢于且惯于尝试新概念、新技术”，本身就是一种促进创新的激励制度，对美国航天业乃至科技发展有着巨大作用。“凤凰计划”是否能够实现，还有待时间的考验，即便最终未能实现，其留下的研发经验与技术积累，也将实实在在夯实美国科技的根基。