軌道服務的重要里程碑
一枚中國商用衛星在低地球軌道成功完成重大加油示範，運用靈感來自章魚觸手的柔性機械臂，模擬航太器之間的燃料轉移。護科達二號衛星（又稱育星三號06星）自中國西北部的酒泉衛星發射中心升空後執行這項測試，為實際在軌服務能力邁出重要一步。這類能力有望延長衛星壽命，並減少軌道碎片累積。中國中央電視台（CCTV）週二報導，這枚示範衛星運用專用機械臂進行柔順控制與加油測試，驗證了未來太空維護服務所需的一系列關鍵操作。
這次成功實驗驗證了有望從根本改變航太器任務期間運作方式的技術。衛星燃料不足時，營運商不必將其棄置，而是有可能為衛星補充燃料，使其運作壽命延長兩至三倍，同時大幅降低製造及發射替代設備所需的成本與資源。從發射後即棄置的模式轉向永續軌道服務，代表商業太空經濟的一大演進，有望為每枚航太器的營運商省下數百萬美元，並減少發射增加對環境造成的影響。
這項任務由學術機構與民營航太公司合作開發，凸顯中國商業太空產業快速成熟。這枚衛星是北京商業太空企業航天育星科技的技術驗證平台，由深圳的魔方衛星科技製造。任務在低地球軌道這類大氣阻力與輻射持續構成挑戰的嚴苛環境中成功測試相關能力，為預計於本十年稍晚開始提供的商業服務奠定技術可信度。
觸手式機械臂背後的技術
這項任務的核心，是由清華大學深圳國際研究生院開發的特殊柔性機械臂。不同於太空站常見、由離散節段透過機械鉸鏈連接而成的剛性關節機械臂，這套機構模仿象鼻或章魚觸手平順、連續的彎曲動作。這種仿生設計讓機械臂能以極高的適應性穿梭於狹窄複雜的空間，繞過障礙物並調整接近路徑，實現剛性系統無法做到的動作。
機械臂由一系列形似盤繞彈簧的連接管組成，內部馬達會拉動穿過結構的纜線。馬達逐步彎曲各關節，將類似噴嘴的末端引導至精確位置。開發團隊表示，這種設計具備固有的柔順性，也就是接觸物體時機械臂能稍微退讓，而非維持剛性定位。在低地球軌道的微重力環境中，即使輕微振動也可能轉化為明顯的定位誤差，因此柔順控制對精密對接程序至關重要。
機械臂末端的噴嘴可連接其他衛星上的目標接口，但這項操作所需的精度極高。兩枚衛星的速度都約為每小時2萬7,000公里（每小時1萬6,800英里），開發人員形容，對準過程就像在高速公路上飛馳時穿針引線。機械臂必須維持精確的柔順控制，在動態調整位置的同時，將航太器之間的相對運動及自身柔性結構的彈性特性納入考量。
任務概況與雙重目標
護科達二號由湖南科技大學與蘇州三垣航天科技共同開發，於3月中旬搭乘快舟十一號火箭，從戈壁沙漠的發射設施升空。這枚衛星是北京商業太空公司航天育星科技的技術驗證平台，由深圳的魔方衛星科技製造。這艘航太器代表新一代中國商用衛星，旨在單次任務中測試多項先進技術，最大化發射投資帶來的科學成果。
除了加油實驗，航太器還搭載一種創新裝置，旨在因應日益嚴重的軌道碎片問題。機載機構可展開成直徑約2.5公尺的超輕量球體，大幅增加部署後受到的大氣阻力。這項技術有望加速衛星任務結束後的離軌過程，將其留在軌道上成為碎片的時間，從數十年縮短至不到一年。隨著SpaceX的星鏈等大型衛星星系持續向低地球軌道部署數千枚新衛星，這類碎片減量技術對永續太空運作及避免碰撞愈發重要。
這種雙重用途設計務實地兼顧軌道永續性，結合延長運作中衛星壽命的能力，以及加速退役設備離軌的機制。透過同時處理衛星生命週期的兩端，這項任務展現了管理低地球軌道上日益密集物體的整體策略。
精密對接的挑戰
軌道加油的技術挑戰，遠不止於讓航太器彼此接近。若要成功在衛星之間轉移燃料，護科達二號必須與目標接口精確對接，同時兩艘航太器都以每小時超過2萬7,000公里的速度繞地球飛行。這要求定位精度達毫米等級，並由柔性機械臂補償任何可能造成連接錯位的殘餘動作或振動。
雖然中國中央電視台報導柔順控制與加油測試已成功完成，但任務細節尚未說明護科達二號是否曾與實際目標衛星對接，或是以測試裝置進行模擬。不過，這項示範仍驗證了從接近、辨識到對接及模擬燃料轉移的完整操作流程，為未來商業服務任務奠定技術基礎。
這項示範也測試了柔順控制系統，讓機械臂在嘗試連接時能維持適當的接觸力道。壓力過大可能損壞精密的對接接口；壓力太小則可能導致連接失敗。在微重力環境中找到平衡並不容易，因為傳統的力回饋方式在太空中的表現與地球上不同，因此需要整合複雜的感測器，並運用即時調整演算法。
商業影響與市場預測
這次成功測試讓中國站上新興軌道服務市場的前沿。業界分析師預測，到2035年，該市場規模可能達數百億美元。三垣航天研發負責人程磊表示，在軌加油技術可透過持續維護與升級軌道設備，而非直接替換，徹底改變太空經濟。
這款機械臂不同於太空站常用的剛性機械臂，設計更像象鼻或章魚觸手。它能沿著臂身平順彎曲，因此更靈活，也更能在接近目標時適應環境。
根據這次任務成功後的業界預測，中國商業太空公司可能在2027至2028年間開始提供軌道服務。初期客戶可能包括中國政府衛星營運商，之後再拓展至全球商業業者。這個時程將使中國民營企業直接與日本阿斯特羅斯凱爾（Astroscale）等國際業者競爭；後者也正為全球市場開發碎片清除與在軌服務能力。
這將大幅改變經濟模式。目前的衛星運作仰賴一次性設備，燃料耗盡就決定了運作壽命。在軌服務可延長任務時間，並提供維修、升級及軌道重新定位服務。這將創造一種新模式，使衛星成為可維護的基礎設施，而非用完即丟的設備，類似地面行動通訊基地台在零組件需要處理時會接受維護，而非直接汰換。
轉向以服務為基礎的太空運作，也可能影響衛星設計標準。未來航太器或許會納入標準化加油接口及專為機器人維護設計的模組化零組件，類似電動車產業透過統一充電接口，建立通用充電網絡。
中國太空產業的發展
護科達二號任務凸顯中國商業太空產業能力日益提升，該產業正逐漸脫離傳統政府航太機構，獨立運作。航天育星、清華大學與湖南科技大學等學術機構，以及魔方衛星等製造商的合作，展現出成熟的產業生態系，無須國家機構直接監督也能開發複雜航太器。
這反映全球太空產業一項顯著演變。柔性機器人技術已在地面工業與醫療應用中獲得驗證，如今透過這項中國商業計畫展現了可行的太空應用。清華大學獲政府支持的研究，結合三垣航天的民間業者實務應用，呈現兼具穩定研發資源與商業可行性的混合模式。
國際觀察人士指出，民間部門取得這類技術成果，顯示中國更廣泛的策略是同時在國家與商業領域建立完整太空能力。隨著每年數千枚新衛星升空、軌道交通日益繁忙，維護、補充燃料並最終讓航太器離軌的能力，已成為永續發展太空不可或缺的基礎設施。護科達二號的成功顯示，中國企業將在塑造未來軌道服務市場方面扮演重要角色。
重點整理
- 護科達二號衛星以模仿章魚觸手的柔性機械臂，完成低地球軌道加油測試
- 這項技術可讓航太器以每小時2萬7,000公里的速度進行加油，衛星壽命有望延長兩至三倍
- 由清華大學深圳國際研究生院、湖南大學與三垣航天科技合作開發
- 衛星也搭載可充氣的阻力裝置，加速離軌並減少太空碎片
- 商業軌道服務預計於2027至2028年間開始，將與國際業者競爭
- 這項成果展現中國商業太空產業的進展，且獨立於國營航太計畫之外
