位于美国弗吉尼亚州阿灵顿市北伦道夫街675号，有一座咖啡色墙蓝玻璃的12层大楼。这里是号称“未来作战武器摇篮”的美国国防部国防高级研究计划局总部，距离美国国防部五角大楼只有几千米。

1957年10月4日，苏联发射世界上第一颗人造地球卫星，震撼了美国朝野。1958年，愁容满面的美国总统德怀特·艾森豪威尔提议：我们应该成立一个远远超出现代军事武器的前沿科学研究机构，确保美国军事技术比敌人的更先进。美国国防部下令组建美国国防高级研究计划局。

美国国防高级研究计划局的目标是：引导科技潮流，超越时代30年。在近60年的军事科学研究中，美国国防高级研究计划局研制了许多对世界产生了重大影响的先进科技：互联网、计算机网络、超文本系统、图形用户界面、分组无线网、分组卫星网络、语音识别和信号处理、人工智能、GPS导航卫星、信息处理、超媒体系统、虚拟现实系统等重大发明。

目前，美国国防高级研究计划局共有6个项目办公室：自适应执行办公室、国防科学办公室、信息创新办公室、微系统技术办公室、战略技术办公室、战术技术办公室，职员240名，其中140名科技人员，掌控28亿美元年度预算。钱多自然好办事。

近些年，美国国防高级研究计划局在航天技术、空天飞机、小卫星、红外天基监视传感、天基导弹防御、装甲与反装甲、潜艇技术、反潜战、高能激光技术、先进巡航导弹、先进飞机、先进计算机防御、亚微米电子技术、超大规模集成电路、带电粒子束等技术方面，都取得前所未有的成就，如“X-37B”空天飞机。

科技的灵感往往出自幻想、梦想和科幻。如果你有一个一鸣惊人的设想，就会有专业的理论家、科学家帮你证明灵感的可行性和科学性，并设计出超越自然的科技真品。科学家并非最聪明的人，发明家也并不一定是科学家。许多专家本来也是最富幻想和创新精神的普通人。美国国防高级研究计划局说：若想改变世界，就要有放眼未来的远大目标，更要在技术、组织和人才机制上不断探索和突破。

想象力比知识更重要。1988年11月，一位科普爱好者口出狂言：既然我们能造机器人，也能造卫星，为什么不能造一个卫星机器人呢？如果卫星机器人能变轨，在太空有极大的灵活性，不但能修理卫星，还能抓捕卫星，甚至撕碎敌星。这个疯狂的好主意得到美国国防高级研究计划局的响应和支持。

知识卡

卫星寿命

卫星陨落，在大气层中烧毁

卫星寿命，又称为航天器寿命，分为设计寿命和工作寿命。设计寿命是指卫星在设计、制造和出厂时就限定的存活时间。工作寿命是卫星在太空真正工作和存活的时间。有的卫星的设计寿命很长，但实际工作很短。有的卫星的工作寿命很长，超过设计寿命的好多倍。

卫星在太空的工作时间越长越好。这是卫星的重要技术指标之一。目前，地球静止卫星的设计寿命一般可达10年，最高设计寿命已达15～17年。近地轨道卫星设计寿命一般为2～5年。

卫星的寿命取决于卫星质量、卫星故障、星载燃料和太空风险，最大可能就是星载燃料耗尽。当卫星发生故障、能源耗尽、不能轨道校正的时候，它的生命就走到了尽头。地球低轨上的卫星会降落，在大气层火热的拥抱中烧为灰烬；地球高轨道上的卫星会偏离计算轨道，漫无目的地在太空中飘行，成为太空垃圾。

1997年，美国国防部秘密制定了一个“太空试验-1”计划。它是美国国防部的多卫星技术示范计划，主要由美国国防高级研究计划局赞助。2007年3月9日，美国空军从卡纳维拉尔角空军基地发射“宇宙神-5”运载火箭，将“太空试验-1”计划的6颗卫星发射入轨。美国国防部发言人用模糊的语言糊弄记者们，但美国国防高级研究计划局无意中透露了一颗卫星的惊人消息——“轨道快车”。

什么是“轨道快车”呢？它是一种能在太空修理卫星的卫星，美国将它形象地命名为“轨道快车”。2002年3月，美国国防高级研究计划局选择波音公司研制“轨道快车”卫星，研制时间42个月，费用3亿美元。波音公司的鬼怪工厂定型完成了卫星所需的各种技术。美国国防高级研究计划局号称：“轨道快车”是卫星的拯救者，将迎来一场新的太空革命。

卫星的寿命取决于卫星质量、卫星故障、星载燃料和太空风险，最大可能就是星载燃料耗尽。当卫星发生故障、能源耗尽、不能轨道校正的时候，生命就走到了尽头。地球低轨上的卫星会降落，在大气层火热的拥抱中烧为灰烬；地球高轨道上的卫星会偏离计算轨道，漫无目的地在太空中飘行，成为太空垃圾。(www.daowen.com)

美国国防高级研究计划局宣称：“轨道快车”主要任务是实验修复卫星，进行各类仪器和技术的太空试验；演示自主卫星维修技术水平；延长各类卫星和航天器的使用寿命。如果卫星发生故障、星载燃料耗尽，可以求助“轨道快车”。“轨道快车”可以救助那些报废已久的卫星，也能救治那些刚刚进入太空失败、轨道不准确、运载火箭最后一级发动机或入轨故障等原因而无法顺利进入轨道的卫星。“轨道快车”是多种技术集成的太空拯救方案，但极力淡化“轨道快车”另外的功能：抓捕卫星、反卫星武器和太空作战。

“轨道快车”是“双胞胎”卫星，由“追踪星”和“未来星”两颗卫星组成，总质量1 800千克，高约2.5米，可以飞行在两个独立的轨道，能单星运行和双星合作工作。“追踪星”充当修理工，“未来星”充当故障卫星的角色。“轨道快车”其实是一种维修卫星的太空机器人，能自主交会和对接；对在轨卫星补给燃料、更换元件、升级设备。

“追踪星”（前）和“未来星”（后）

“追踪星”，真名是“自动太空转移与机器人飞行器”。它呈八角形的结构，长宽为1.8米，总质量为952千克，其中136千克肼推进燃料，太阳能帆板长6.7米，能产生1 560瓦电力。“追踪星”由6大系统组成：卫星平台、燃料输送系统、轨道机动系统、对接机械臂系统、交会接近敏感器、捕获系统。

“追踪星”并不像机器人，但有一个专用灵活的机械手。它有7个关节和自由度，可任意旋转抓取，以便抓住卫星。根据不同情况，机械手能使用各种工具，为故障卫星替换部件，常用的特别的工具放在身旁。机械手的功能是抓捕卫星、维修卫星、太空加油、替换零部件、卫星系统检验。

“未来星”是指未来将要维护的卫星，用于模拟故障卫星。它重量226千克，长宽各1米，装有燃料罐，用于太空加油试验。它主要包括：太空加油系统，航天器对接的捕获器，卫星间通信的交联转发器，分离机构等。“未来星”的飞行姿态由动力轮控制，由磁力矩杆进行辅助控制。“未来星”以鲍尔宇航公司建造的“深度撞击”太空探测器为蓝图，具有双重作用：模拟需要维护的航天器，充当存储燃料和备用品的航天器。

“轨道快车”是怎样工作的呢？“轨道快车”发射前，两颗卫星对接在一起，以成双的结构发射。轨道快车进入太空后，“追踪星”与“未来星”双星相连，分离后会相互交换有关数据，确定位置和方位。

“轨道快车”具有两种捕获方式：直接捕获、机械臂抓捕。直接捕获是“追踪星”利用三叉形对接机构将“未来星”对接的方式。机械臂抓捕是“追踪星”利用机械臂在一定范围内抓住“未来星”，然后收缩机械臂拉近，最后再启动对接三叉形对接机构，把两颗星连接在一起。

2007年4月5日，第一种捕获方式开始。“轨道快车”飞行到高492千米，轨道倾角46°的轨道上，两星分离，一场太空游戏开始了。“追踪星”捕捉需要燃料或维修的故障卫星——“未来星”。“未来星”并不情愿乖乖就擒，东躲西藏，忽高忽低。“追踪星”激光传感器系统和专为自动交会研制的视频导航传感器发出信号，努力寻找、判断方位，终于与“未来星”对接。第一种捕获方式——直接捕获成功。

2007年6月29日，第二种捕获方式开始，但两颗卫星相距高达7千米。“追踪星”慢慢飞高靠近，越来越近。“未来星”正扭扭捏捏地不愿靠近。“追踪星”利用光学和红外成像制导技术锁定“未来星”。它轻轻伸出机器人手臂，各个关节快速旋转，寻找最佳角度和位置，将“未来星”拉到身边，擒抱和捕获。“追踪星”不由分说地进行太空加油、更换电池和其他零部件，特别是多次变更轨道等。“未来星”只能随它摆布和折腾。第二种捕获方式——机械臂抓捕也获成功。

在太空运行3个月时间里，“轨道快车”时分时合，反复试验太空抓星，验证了交会、捕获、对接和变轨技术，十分成功，但有时抓捕困难。美国国防高级研究计划局说：“轨道快车”技术尚未完全成熟，但极具挑战性。人们怀疑：“轨道快车”可能会急剧进化，长出两只像螃蟹一样的大螯，甚至拥有铁嘴铜牙。

目前，美国、俄罗斯、日本等都已进行了太空机器人的分离与对接试验。它们可能是太空的“120”，卫星的拯救者，延长卫星的服务时间，但也可能是太空的“110”，卫星的追捕者，让敌星死得不明不白。

一个好消息传来。2013年7月20日，在太原卫星发射中心，中国3颗“科学试验”卫星——“实践-15”号，“试验-7”号和“创新-3”号搭乘“长征-4C”号运载火箭发射升空。“实践-15”号是一颗观测太空碎片的试验卫星。“创新-3”号是一颗秘密卫星。“试验-7”号是一个太空机械臂，长10米，7个自由度，最大负载25吨，预计在轨运行10年以上，是将来中国“天宫”号的两个机械臂之一。它们时高时低，变幻莫测，“实践-15”号在一旁观测。

“追踪星”准备对“未来星”下手

“追踪星”抓获“未来星”