1.1.1 在轨服务发展历程

在轨服务的概念最早于20世纪60年代被提出，指在空间中通过航天员、机器人或两者协同完成的空间操作。其目的是提升在轨系统的任务执行能力、延长其寿命以及降低其研发和运行成本等。在轨服务在许多空间探索任务中得以应用，不同时期的在轨服务任务数量如图1-1所示。其中，航天飞机和载人航天飞行器的发展为2000年以前的在轨服务任务奠定了基础，这一时期的大部分在轨服务任务由美国开展，苏联/俄罗斯、欧洲、日本、加拿大等国家和地区仅开展了少量任务。到了21世纪，由于航天飞机技术的迅速发展以及轨道快车（Orbital Express，OE）试验项目的顺利实施，在轨服务任务数量较以前显著增加。随后，由于空间机器人技术的迅速发展，在轨服务任务数量在2010年后再一次增加。

图1-1 不同时期的在轨服务任务数量统计

在轨服务的实施主体与被服务对象通常均为航天器，包括服务航天器、客户航天器、大规模航天器以及其他航天器，如图1-2所示^[1]。由图1-2所示可知，服务航天器占比为25.1%，其提供服务的主要设备之一是空间机械臂。客户航天器占比为6.5%，其一般具有模块化特点，进而方便对其进行在轨更换和维修。大规模航天器占比高达46.4%（由于火箭整流罩对航天器结构大小存在限制，故大规模航天器只能通过在轨装配制造），这也意味着在轨装配领域的发展较为迅速。其他航天器占比为22%，其主要包括一些为了特殊应用而设计制造的航天器。

美国、苏联/俄罗斯、日本、欧洲、加拿大以及中国等国家和地区均在持续推进在轨服务系统项目的研究，主要涉及碎片清理、在轨燃料加注与延寿、在轨装配和在轨维修与升级等方面。从现有的发展规划来看，世界在轨服务系统的发展还处于初级阶段，随着航天技术的不断发展，未来还将会实现更多类型的在轨服务，航天器也将向在轨可建造、在轨可扩展、在轨可重构的方向发展。因此，在轨服务技术是未来航天技术发展的一个重要方向。

图1-2 在轨服务中各类航天器占比统计