李文星， 吴云华， 朱翼， 许心怡， 陈志明， 华冰， 于丹

(南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210016)

全球目前约有2 800多颗航天器在轨运行，其数量正在逐年迅速增加[1]，并且大部分航天器都有在轨维修和部件替换等需求。然而，航天器自诞生以来，其架构的设计理念基本没有发生变化：多个特定子系统通过通信及供电线缆连接组装成一个整体系统，由星载计算机进行统一管理，这种架构给卫星组装和在轨部件更换和升级带来了极大的挑战。因此，未来如何方便快捷地对航天器进行在轨维护成为一个亟待解决的问题。近年来，已有部分国家提出了一些航天器设计的新架构并将其付诸实际工程应用。其中，可实施性较强的发展方向主要为模块化可重构航天器设计，该架构航天器可由多个可替换模块组装而成，并且可以通过在轨模块替换实现航天器功能和性能的转变或者提升。近年来，各航天强国都着手模块化可重构航天器设计研究，例如美国DARPA的凤凰计划[2-3]，其计划对在轨废弃卫星的部件替换和回收利用。但在目前航天器设计架构下，如何在轨处理复杂的通信线缆对该计划能否顺利实施提出了质疑。2016年，国际空间站进行了“高度集成卫星”的组装实验[4]，由航天员手动组装了由6个模块组成的卫星，并进行了在轨投放实验，但是该构型航天器研制和组装十分复杂，实际上目前只能由航天员在轨组装实现，在轨投放之后难以通过在轨服务实现各个模块的替换和重构。……