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KMI柔性捕获与退轨服务方案：低轨星座生命周期管理的商业化新思路

航天出海去

2025-07-25

导读：对商业航天企业而言，轨道服务市场的兴起不仅是新业务机会，也将改变星座设计与任务经济性逻辑。未来星座可能将后勤交给专业服务商，从而实现更高的在轨利用效率。

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近年来，低轨卫星（LEO）大规模部署趋势显著。以星链、OneWeb、Kuiper 等星座为例，未来数万颗卫星将在近地轨道运行。然而，退役或失效卫星带来的轨道拥堵和碰撞风险日益突出，推动了低轨卫星末期处置技术的快速演进。2024年9月，美国联邦通信委员会（FCC）实施“五年退轨规则”，要求卫星在任务结束五年内必须完成脱轨，否则可能面临罚款或吊销频率许可。这一监管压力成为市场寻找更高效退轨方案的重要驱动。

传统退轨方式：燃料预留与被动衰减

目前，LEO卫星常用的退轨手段主要有两类：
第一，末期受控脱轨（Controlled Deorbit Burn）。卫星在寿命末期使用自身推进系统制动，将轨道降低至大气层烧毁。优点是可精准控制再入区域，但缺点明显——需在任务期内预留约20–30%的燃料用于末期制动，直接压缩运营期与收益空间。

第二，被动自然衰减（Passive Decay）。通过降低轨道高度或部署阻力装置（如拖曳帆）加速自然再入。此方法成本低，但脱轨时间不可控，可能无法满足五年退轨要求。

坟场轨道（Graveyard Orbit）方案虽然在地球静止轨道（GEO）中常用，但对LEO并不适用。LEO卫星若提升轨道只会延长残骸在轨时间，不符合国际减灾趋势。因此，低轨退轨更强调主动清除或快速制动，而非轨道提升。

近年来，主动移除（ADR）和轨道拖船（Space Tug）方案逐渐兴起。代表项目包括欧洲航天局（ESA）的ClearSpace-1和Astroscale的ELSA-M，前者采用机械臂捕获，后者采用磁性对接机制。与这些方案相比，美国初创公司Kall Morris Inc.（KMI）提出了另一条路径。

KMI与REACCH系统：柔性触手新范式

KMI总部位于美国密歇根州，以“Keeping Space Clear for All”为使命，专注于轨道碎片清理与在轨搬运服务。其核心技术——REACCH（Robotic End-of-life Assistance for Controlling and Capturing Hardware）系统——采用仿生柔性机械触手，无需目标卫星预装对接适配器即可完成捕获。这一特性突破了传统主动移除方案必须提前设计接口的限制，显著提高了适配性和任务可行性。

2024年11月，REACCH搭载SpaceX CRS-31飞往国际空间站，并在近八个月内完成172次在轨捕获测试。这是全球首次商业实体在轨捕获“未准备目标”的成功案例，也是迄今Astrobee平台最大质量与体积的实验载荷。2025年5月，系统随CRS-32返回地球，为后续迭代提供了完整的飞行数据。

技术亮点包括：

· 柔性抓取机制：可适配多种卫星形状，无需改装或专用接口；

· 快速部署周期：10个月完成研制并送轨，较Astrobee平均周期缩短一半；

· 重复捕获能力：完成172次捕获循环验证，可支持多任务连续作业；

· 无残留操作：对目标表面无损伤、不留污染，适合商业与科学卫星。

外部退轨服务的价值主张

KMI提出的“Relocation as a Service（RaaS）”模式，将轨道服务商业化。其核心价值在于延长星座卫星寿命：对某些轨道较高或面质较小的卫星，合规离轨所需的推进剂可达总预算的约25%-30%，而KMI的外部服务航天器可在寿命末期接管退轨任务，使卫星在运营期可最大限度消耗推进剂用于姿态与轨道维持。这意味着单颗卫星可多运行约3–5年（视卫星初始燃料余量和轨道工况而定），对运营商而言是直接的收入期延长。

此外，RaaS模式还能解决失效卫星的星座风险。在近地轨道，卫星密集分布形成“编队舞蹈”，一颗失效卫星可能危及整个平面运行安全。通过快速捕获与移除，可降低碰撞链反应（Kessler综合症）的发生概率。

值得注意的是，KMI的RaaS与轨道拖船（如Northrop Grumman MEV）有所不同。后者多服务于高价值的GEO通信卫星，强调在轨延寿；而KMI聚焦于LEO批量小卫星的快速退轨与搬运，市场模式更偏向批量化、标准化的星座后勤服务。