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走近卫星"起死回生"背后的"牧星人

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2017-07-25
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摘要 : 中国西安卫星测控中心——我国组建最早、规模最大、功能最全的航天器测控与管理中心。

据中国青年网报道,过去一个月里,中国航天几乎是在全球公众面前上演了一场“反转剧”:6月19日,传来火箭发射异常的消息,中星9A卫星未能进入预定轨道;7月5日,航天人通过轨道调整,又将这颗卫星从半空中“救出”,送入预定轨道。

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消息公开后,一个充满神秘色彩的单位再次走进公众视线:中国西安卫星测控中心——我国组建最早、规模最大、功能最全的航天器测控与管理中心。正是该中心主导了这次天地之间的“营救”事件。

  鲜为人知的是,在此之前,这里就曾成功抢救过10余颗重大故障卫星,并长期管理着我国几乎所有的航天器——目前已超过100多颗卫星。也因此,这个中心被称作“中国卫星大管家”。

  近日,中国青年报·中青在线记者走进中国西安卫星测控中心,试着了解这些太空“牧星人”,以及卫星发生故障时,这里上演的一场场起死回生、力挽狂澜的“天地大营救”。

  “拯救”中星9A,比常规抢救节省100公斤燃料

  尽管已经过去半个多月,但说起中星9A,牵头负责“营救”工作的西安卫星测控中心测控技术部副总工程师杨永安仍有些激动:“这次应急处置技术难度大、风险高、过程复杂,有很多不确定因素,遇到的技术难题和最后采用的抢救方案,都是前所未有的。”

  6月19日0时11分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭发射中星9A广播电视直播卫星,发射过程中出现异常,卫星未能进入预定轨道。

  西安卫星测控中心技术部负责轨道控制的工程师孙守明告诉中国青年报·中青在线记者,中星9A的预定初始轨道远地点高度为4.2万公里,而卫星实际入轨后初始轨道远地点高度只有1.6万公里,相差了2.6万公里,“如此大的入轨偏差,以前很少遇到”。

  不过这在孙守明看来并非“真正意义上的失败”。包括他在内的“牧星人”可以在地面控制卫星,利用卫星自身携带的推进剂实施变轨控制,使卫星最终进入同步轨道。

  但棘手的是,如何通过测控手段,让茫茫太空中的卫星,回到它原本要去的“位置”。

  如果按照预案中的措施进行抢救,卫星远地点轨道高度至少要高于2万公里,而中星9A的远地点高度仅有1.6万公里。孙守明说,“虽然大家积累了不少卫星抢救、应急变轨的经验,但这种情况在历史上尚属首次,操作起来有许多新难题。”

  “牧星人”最终的选择是,通过卫星自带的发动机在近地点点火,尽量抬高远地点高度到同步轨道“实现自救”,以完成三级火箭“未竟的事业”。

  值得一提的是,在这个新方案中,“牧星人”选择了一种最省燃料的变轨策略。按照杨永安的说法,如果在整个变轨过程中,卫星燃料耗尽,那么就算把卫星送到定点位置,也会成为一颗“死星”。

  “我们要做的,不仅是要把卫星送到预定位置,还要让它尽可能地‘活下去’。”他说。

  7月5日21时,经过西安卫星测控中心16天的抢救,在实施10次轨道调整、6次定点捕获后,中星9A成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道——抢救工作成功。

  杨永安说,这次抢救首次实现了我国地球同步卫星转移轨道段的近地点变轨,大大提高了对卫星异常情况下变轨控制的能力。

  他还透露,在整个应急变轨控制过程中,卫星推进剂实际消耗量远远低于预期。测控中心工作人员提出的抢救方案与常规抢救方法相比,为卫星节省约100公斤燃料。

  卫星一旦出事,救不回来就沦为太空垃圾

  这只是“牧星人”拯救卫星的一个缩影。

  根据西安卫星测控中心披露的数据,迄今为止,该中心先后参与抢救了10余颗重大故障卫星。

  熟悉航天的人都知道,对任何一颗卫星来说,点火发射只是拉开了其飞天使命的“帷幕”。每当烈焰飞腾、大地震颤、直刺青天的景象过后,卫星还要在地面测控系统的跟踪、测量与控制下,进入预定轨道,此后,这颗卫星才真正开始工作。

  相应地,卫星在轨运行管理“大戏”上演,“牧星人”开始担任主角。卫星在轨运行,短则一两天,长则10年以上,运行时间较长的卫星被称为长期在轨卫星。时间越长,对地上“牧星人”的考验也就越大。

来源:中国青年网


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