吕跃勇，方 慧，秦堂皓，郭延宁

(哈尔滨工业大学控制工程系，哈尔滨 150001；2. 上海航天控制技术研究所，上海 201100)

0 引 言

航天器在轨服务(On-orbit servicing, OOS)是指通过人、机器人或两者协同来完成涉及延长各种航天器寿命，提升其执行任务能力的一类空间操作。广义的空间在轨服务技术涵盖在轨装配、加注延寿、轨道转移、碎片清除以及空间攻防等多个领域，是航天领域的热点问题[1-3]。

国内外已经开展了许多在轨服务技术相关研究项目，例如美国在Orbital Express (OE)[4]项目中验证了针对合作目标的抓捕对接、燃料加注等功能。欧空局在CX-OLEV[5]项目中采用“太空拖船”接管失效卫星的姿轨控系统以延长卫星寿命。美国在SUMO/FREND[6]项目中研究了利用机械臂抓取非合作目标航天器的星箭对接环等部件的实施办法，在此基础上进一步提出的“凤凰计划”则提出了抓捕卫星后进行拆解再组装的发展思路，具有明显的天基攻防军事化应用意图[7]。2020年2月，美国诺斯罗普·格鲁曼公司的MEV-1在地球静止轨道上空300公里处的“坟墓轨道”上实现了对国际通讯卫星Intelsat-901姿态和轨道的接管操控，可令其工作寿命延长5年。这也是历史上第一次在目标卫星上并没有预先设计的接口的前提下，对在轨运行的卫星进行捕获和对接。

完整的在轨服务过程可以大体分为四个阶段：远距离导引、近距离逼近、抓捕组合和接管操控[8]。服务航天器在捕获目标并与之构成组合体后，通过自身执行机构驱动控制组合体进行姿态或轨道运动，从而实现对目标的接管操控。……