太空拖船是一种航天器，用于将其他航天器从一个轨道转移到另一个具有不同能量特性的轨道，包括将航天器从近地轨道(LEO)移动到高能轨道，例如地球静止轨道、绕月轨道或逃逸轨道。狭义的太空拖船概念通常用于指代可重复使用的天基运载工具，不过如今许多消耗性的上面级也会被称为太空拖船。负责在轨卫星对接的大型拖船，可以提供加油、维修和升级等服务，也可以改变卫星轨道以延长其寿命或将其移出轨道，而火箭上面级多星分配器则可以将不同的有效载荷分配到不同的轨道。
1、国际空间站脱轨飞行器
美国国家航空航天局(NASA)计划使国际空间站逐渐退役，到2030年将其推离轨道，具体操作涉及降低轨道高度，使其从250英里下降到200英里。该操作的挑战之一是将空间站从可控制的最低高度带下来需要8吨推进剂，因此为了安全处理，需要开发新工具，如大型脱轨飞行器，以确保在15分钟内完成全部脱轨燃烧工作，传统货运飞船无法胜任这项任务。
国际空间站
2023年9月26日，NASA披露了10亿美元的太空拖船计划。NASA称太空拖船为美国脱轨飞行器，它将把国际空间站从地表上方175英里(约合281.6公里)处拖至约75英里处，空间站将从那里开始最后的下降，之后坠入太平洋。国际空间站的退役计划将从2026年开始，届时NASA将让航天器自然老化。
2、宙斯核动力太空拖船(Zevs nuclear tug)
宙斯核动力太空拖船(Zevs nuclear tug)项目是俄罗斯无人驾驶核动力宇宙飞船项目的前置项目，未来将用于太阳系探索。宙斯核动力太空拖船目前俄罗斯航天局官方声称的用途是清理充满太空碎片的轨道，不过该拖船的原本设计是用于深空飞行任务的轨道转移，且还有相关论文研究表面该拖船具有军事用途，可以向敌机发射定向能武器，以及作为向防空系统传输信息的监视和侦察平台。
“宙斯”核动力太空拖船效果图
宙斯拖船项目自2010年开始开发，由俄罗斯国家航天集团和国家原子能集团联合研制，初步设计预计将于2024年7月完成，耗资42亿卢布(5730万美元)，2028年6月前建造完工，2030年送入轨道进行测试。该太空拖船最初将用于月球勘探，以后用于深空探测。该拖船预计将于2030年被送入太空进行试飞，拖船第一次飞往木星的任务将耗时50个月，将从2030年持续到2034年。
运输和能源模块(TEM)模型
2021年10月25日，宙斯核动力太空拖船模型在迪拜第72届国际宇航大会上展出。此前，在2021年莫斯科国际航空航天展和“军队-2021”国际军事技术论坛上曾可见到宙斯号拖船模型，而基于核推进装置(TEM，宙斯号的基础)的运输动力模块模型曾在2019年莫斯科国际航空航天展和2019年、2020年“军队”论坛上首次亮相。
3、萨曼轨道传输器(Saman space tug)
2022年10月4日，伊朗通信和信息技术部发布消息，在伊朗空间研究所专家的努力下，由伊朗航天局与国防部航空航天工业组织合作研制出的萨曼轨道传输器已成功发射并通过测试，该设备用于在环地球不同空间轨道之间移动卫星。
伊朗国防部官方网站于2022年10月4发布的照片显示了伊朗发射前的萨曼拖船火箭测试
萨曼轨道传输器是一种用于在环绕地球的不同功能轨道之间移动卫星的太空拖船，由伊朗空间研究中心研制建造。该轨道传输器可帮助卫星将轨道高度从地球静止轨道提升至可运行轨道，更快获得与地球同步的轨道点。伊朗通信和信息技术部的消息称，已对萨曼轨道传输器的工程样本子系统进行性能测试，并完成数据收集，其在高空运行条件下的性能得到验证。
4、任务扩展车(Mission Extension Vehicle)
2011年，美国ViviSat公司提出了Mission Extension Vehicle，这是与US Space和ATK的联合项目。2016年，随着US Space宣布破产，ViviSat解散，ATK与Orbital Science Corporation合并成立Orbital ATK。2017年，Orbital ATK获得了FCC的许可，开始与新合作伙伴诺斯罗普·格鲁曼公司一起开发航天器，诺斯罗普·格鲁曼公司正在开发自己的拖船。2018年6月，两家公司合并资源，成立了一家名为诺斯罗普·格鲁曼创新系统的新公司。
MEV-1使用DARPA设计的机械臂在客户卫星上安装任务扩展舱
2019年10月9日，这些拖船中的第一艘MEV-1用质子M火箭从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场发射升空。2020年2月，MEV-1成功与Intelsat901对接，返回地球静止轨道并在其寿命结束后继续运行四年。MEV-1将在这个位置停留五年，之后它计划将卫星送回其墓地轨道并退役。MEV-2于2020年8月15日发射，在阿丽亚娜5号上搭载Galaxy30，以在Intelsat-1002上执行类似的机动。
5、夏尔巴推进拖船(SHERPA space tug)
美国航天工业公司(Spaceflight Industries)的子公司安德鲁斯航天公司(Andrews Space)开发了基于Spaceflight二次有效载荷系统(SSPS)功能的夏尔巴推进拖船(SHERPA space tug)，其中包含推进与供电子系统(propulsion and power generation subsystems)。Spaceflight设计的SHERPA推进拖船，专门用于将主要有效载荷和次要有效载荷操纵和放置到最佳轨迹。SHERPA推进拖船于2018年12月3日在猎鹰9Block5火箭上进行首次飞行，最后一次发射于2022年5月25日进行(截至2023年底)。
SHERPA的两次任务LTE1和FX2
6、InOrbit NOW ION卫星运载器
意大利太空物流运输公司D-Orbit开发了InOrbit NOW ION卫星运载器。第一次发射于2020年9月3日在织女星火箭上进行，但所有后续发射都是在SpaceX的猎鹰9号运输机任务中进行的。2023年1月3日，该公司在SpaceX Transporter-6任务中发射了第七和第八枚运载器。
InOrbit NOW ION卫星运载器渲染图
7、长时推进ESPA航天器(LDPE ESPA spacecraft)
长时推进演化(LDPE)消耗性运载火箭(EELV)辅助有效载荷适配器(ESPA)(LDPE ESPA spacecraft)基于诺斯罗普·格鲁曼公司的有效载荷适配器，用于将上面级连接到主卫星，此外还为其他较小的卫星提供多个插槽。然而，整个系统由负责电力消耗、分配和推进的ESPA Star卫星总线提供动力，使其成为能够在不同轨道上部署不同有效载荷的全面运行的太空拖船。ESPA Star能够容纳六颗小卫星的有效载荷，总重量为1920千克。该系统还能够通过肼推进模块以每秒400米的速度输送Delta-V。作为STP-3任务的一部分，第一个LDPE于2021年12月7日在阿特拉斯V火箭上发射。作为USSF-44任务的一部分，第二次发射于2022年11月1日在猎鹰重型火箭上进行。2023年1月15日，USSF-67执行了第三次任务。
长时推进ESPA航天器渲染图
8、维戈里德太空拖船(Vigoride)
美国Momentus Space公司正在开发不同版本的太空拖船，该公司的维戈里德(Vigoride)太空拖船平台可以支持低地球轨道的总有效载荷为750公斤。Vigoride能够改变轨道平面、倾角，并将航天器推进至高达2km/s。它还为小型卫星运营商提供拖船时的电力、通信和位置保持服务。该拖船平台的两次演示任务分别于2022年5月25日和2023年1月3日进行，目前已成功进行4次部署任务(截至2023年底)。
维戈里德太空拖船(Vigoride)渲染图
9、Chimera LEO 1卫星部署器
美国Epic Aerospace公司的Chimera LEO 1卫星部署器于2023年1月3日发射。该卫星部署器的推进系统推力为900N，使用无毒的化学推进剂，还有用于主发动机和RCS控制的航空电子系统。
Chimera LEO-1
10、Orbiter SN1卫星部署器
Orbiter SN1卫星部署器是美国发射服务公司Launcher设计开发的第一架轨道传输飞行器，该飞行器从2021年开始开发，以便在发射后将卫星移至所需轨道，既可用于SpaceX的Transporter系列任务等拼车发射，也可用于其正在开发的小型运载火箭。
Orbiter SN1飞行器正在准备发射
2023年1月3日，Orbiter SN1飞行器在1月3日从猎鹰9火箭部署到Transporter-6拼车任务中后不久就出现故障，当时它无法正确定位自身，故而太阳能电池无法发电，主要故障为GPS天线系统故障导致的方向控制问题，因此后续的有效载荷部署任务也未能完成。该公司后续计划对飞行器进行一系列修改，包括改进GPS子系统和软件更改，以防止类似问题再次发生。Launcher还在更新其Orbiter SN1飞行器的制导、导航和控制软件，具有“强大”的安全模式功能，并采用容量翻倍的升级版电池，此外该公司还将增加一个备用航天器分离系统。
附表：国外典型太空拖船项目统计
| 项目名称 | 负责机构 | 国家 | 发射时间/计划发射时间 |
| 国际空间站脱轨飞行器 | 美国国家航空航天局 | 美国 | 2026 |
| 宙斯核动力太空拖船（Zevs nuclear tug） | 俄罗斯国家航天集团、俄罗斯国家原子能集团 | 俄罗斯 | 2030 |
| 萨曼轨道传输器（Saman space tug） | 伊朗空间研究中心 | 伊朗 | 2022.10.4 |
任务扩展车
|
ViviSat、诺斯罗普·格鲁曼公司 | 美国 | 首次发射：2019.10.9 |
| 夏尔巴推进拖船（SHERPA） | 安德鲁斯航天公司 | 美国 | 首次发射：2018.12.3 |
| InOrbit NOW ION卫星运载器 | D-Orbit | 意大利 | 首次发射：2020.9.3 |
| 长时推进ESPA Star卫星 | 诺斯罗普·格鲁曼公司 | 美国 | 首次发射：2021.12.7 |
| 维戈里德（Vigoride） | Momentus Space公司 | 美国 | 首次发射：2022.5.25 |
| Chimera LEO 1 | Epic Aerospace公司 | 美国 | 2023.1.3 |
| Orbiter SN1 | Launcher公司 | 美国 | 2023.1.3（失败） |
| 月球巡洋舰（Lunar Cruiser） | 空中客车公司 | 美国 | 设计阶段 |
| Skyrora太空拖船 | Skyrora公司 | 英国 | 设计阶段 |
| SpaceVan轨道运输车 | Exotrail公司 | 法国 | 2023.10. |
| 米拉轨道机动和维护运载工具（Mira） | 脉冲空间公司 | 美国 | 2023.11. |
| 太空轨道转运飞行器(OTV) | 阿托莫斯空间公司 | 美国 |
2023.8. |
| 鞘翅轨道飞行器（Elytra） | 萤火虫航天公司 | 美国 | 2024 |
| Optimus-1太空拖船 | SpaceMachines公司 | 澳大利亚 | 2023.4. |
| Reliant太空拖船 | Exolaunch公司 | 德国 | 2023.5.8 |
| LEXI™在轨延寿航天器 | Astroscale公司 | 美国 | 2026 |
| 太空加油站（Gas Stations in Space™） | Orbit fab公司 | 美国 | 开发阶段 |
| 改进版半人马座上面级（ULA Common Centaur） | ULA公司 | 美国 | 开发阶段 |
资料来源：调研整理
参考文献
[1] Elizabeth Howell. NASA wants more 'space tug' ideas to deorbit the International Space Station in a fiery finale. [EB/OL]. www.space.com. September 26, 2023.
[2] Parth Satam. Russia Sets 2030 Timeline To Launch Its Nuclear-Powered Zeus Tug That Can Clean Mounting Space Debris. [EB/OL]. https://www.eurasiantimes.com/. April 20, 2023.
[3] Iran says it launched test ‘tug’ into suborbital space. [EB/OL]. https://apnews.com/. October 4, 2022.
[4] Sandra Erwin. Northrop Grumman to launch new satellite-servicing robot aimed at commercial and government market. [EB/OL]. https://spacenews.com/. September 23, 2021.
[5] ALAN BOYLE. Inside look: Spaceflight ships out Sherpa orbital tugs to give 36 spacecraft a ride. [EB/OL]. https://www.geekwire.com/. June 1, 2021.
[6] Rodrigo Maggi. AWS ha eseguito dei servizi di machine learning in orbita a bordo del satellite ION di D-Orbit. [EB/OL]. astrospace.it. Dicembre 5, 2022.
[7] Jeff Foust. First Launcher orbital transfer vehicle fails. [EB/OL]. https://spacenews.com/. February 17, 2023.
[8] Northrop Grumman. Northrop Grumman-built Satellite to Support US Space Force National Security Mission. [EB/OL]. https://news.northropgrumman.com/. January 16, 2023.
[9] Momentus Launches Vigoride-6 Orbital Service Vehicle on SpaceX Transporter-7 Mission. [EB/OL]. investors.momentus.space. 2023.4.5.
报告订购
010-52882700
1.国外空间轨道转移飞行器技术发展调研报告
2.国外航天器在轨操作技术发展调研报告
3.国外可重复使用航天运载器技术发展调研报告
4.美国新一代宇宙飞船关键技术与发展调研报告
高端装备产业研究中心
北京太阳谷咨询有限公司（高端装备产业研究中心）以“调查研究国外先进技术，提高用户科学决策能力”为使命，立足于国防军工行业，面向高端装备产业，致力于成为国内领先的高端装备产业研究与市场调查咨询机构。
免责声明：本公众号所载内容为本公众号原创、网络转载或根据非密公开性信息资料编辑整理，相关内容仅供参考及学习交流使用。由于部分文字、图片等来源于互联网，无法核实真实出处，如涉及相关争议，请跟我们联系。我们致力于保护作者知识产权或作品版权，本公众号所载内容的知识产权或作品版权归原作者所有。本公众号拥有对此声明的最终解释权。