太空營救——“中星9A”絕處逢生的幕后故事

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最近，中國航天在太空中上演了一部“拯救大兵”大片,，原本受關(guān)注度并不高的“中星9A”廣播電視直播衛(wèi)星竟成為主角,，受到全球矚目。

6月19日凌晨,，“中星9A”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭發(fā)射升空,，因火箭出現(xiàn)異常，遠(yuǎn)離預(yù)定軌道,，幾乎陷入絕境,。然而經(jīng)過航天人16天全力搶救，最終讓它絕處逢生,。

中國西安衛(wèi)星測(cè)控中心,，聽親歷者講述了這次太空營救的幕后故事。

“希望渺�,！�,，故障出現(xiàn)時(shí)，西安控制中心測(cè)控技術(shù)部副總工程師楊永安腦海中閃現(xiàn)出這個(gè)詞,。

負(fù)責(zé)軌道控制的工程師孫守明介紹,，“中星9A”的預(yù)定初始軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)高度為41991公里，而實(shí)際入軌后遠(yuǎn)地點(diǎn)高度只有16420公里,，誤差超過2.5萬公里,。

有時(shí)候，沒有入軌并不代表任務(wù)失敗,。孫守明說,，地面可以控制衛(wèi)星用自身推進(jìn)器實(shí)施變軌，抬高軌道實(shí)現(xiàn)“自救”,。此前,，該中心有多次成功處置太空險(xiǎn)情的經(jīng)驗(yàn)，曾使十余顆重大故障衛(wèi)星“起死回生”,。

然而這次入軌偏差如此之大,，在國際同步衛(wèi)星發(fā)射歷史上極為罕見，形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻,。

“對(duì)于高軌衛(wèi)星來說,，如果初始軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)在2萬公里以下，通常就沒救了,�,！睏钣腊舱f。一時(shí)間,，大家心里都沒了底,。不過他們清楚,，衛(wèi)星軌道還會(huì)下降，當(dāng)務(wù)之急是迅速判斷衛(wèi)星是否有救,，制定并實(shí)施搶救措施,。

中心與衛(wèi)星研制方中國航天科技集團(tuán)公司五院密切配合，對(duì)衛(wèi)星工作狀態(tài)進(jìn)行了測(cè)試,。楊永安說,，首先要看星敏感器，如果它不能工作,，變軌動(dòng)作就無法實(shí)施,。該設(shè)備的正常工作高度是21000公里，這也是通常把衛(wèi)星搶救“門檻”定為2萬公里左右的原因,。經(jīng)測(cè)試,，“中星9A”星敏感器的設(shè)計(jì)余量較大，在14000公里高度就能運(yùn)行,。

接下來,，工作人員又完成了星載陀螺儀檢測(cè)、太陽翼展開等工作,。當(dāng)“衛(wèi)星工況正�,！笨诹铐懫饡r(shí)，大家稍稍放心了一些：能救,。

接下來的問題是怎么救,。選擇最省燃料的變軌策略是重中之重。如果衛(wèi)星燃料消耗過多,，就算進(jìn)入定點(diǎn)位置,，也會(huì)很快成為一顆“死星”�,！安粌H要把衛(wèi)星送回去,，還要盡量讓它‘活’得更久�,！睏钣腊舱f。

按照常規(guī)軌道策略,，首先要將衛(wèi)星近地點(diǎn)軌道高度升至5000公里,，但這將直接導(dǎo)致衛(wèi)星燃料耗盡。楊永安說,，工作人員將原有方案推倒,，分析了7種應(yīng)急策略，分別是先將近地點(diǎn)高度升到200公里,、500公里,、1000公里等,。一方面，抬得越高,，衛(wèi)星燃料消耗越多,，3000公里是極限；另一方面,，衛(wèi)星變軌要滿足至少25分鐘的測(cè)控條件,，弧段太低在時(shí)間上不允許。綜合考慮后,，工作人員選擇了實(shí)施條件極為苛刻,，但能盡量節(jié)省燃料的1000公里方案。

第一次變軌很快完成,，誤差只有幾十米,，這為后續(xù)動(dòng)作順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)討論,，大家決定共實(shí)施5次近地點(diǎn)變軌,，將遠(yuǎn)地點(diǎn)抬高到36000公里，再通過5次遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌,，將近地點(diǎn)抬高到36000公里,，最后完成衛(wèi)星定點(diǎn)捕獲。

這樣的變軌在我國前所未有,。鑒于衛(wèi)星所處的特殊軌道,，西安測(cè)控中心緊急啟用了相關(guān)陸基測(cè)控站，調(diào)用了遠(yuǎn)望五號(hào),、六號(hào),、七號(hào)測(cè)量船，在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成了信息連通和狀態(tài)設(shè)置,，為搶救工作提供了測(cè)控通信保障,。

為確保方案可行，中心僅用半天時(shí)間搭建了一套仿真測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng),，建立了與任務(wù)狀態(tài)一致的測(cè)試環(huán)境,，利用五院提供的衛(wèi)星模擬器，將所有方案,、預(yù)案進(jìn)行了演習(xí),，對(duì)暴露出的問題做了調(diào)整。

前兩次近地點(diǎn)變軌順利完成,，第三次變軌時(shí),，衛(wèi)星姿態(tài)出現(xiàn)了較大偏差。工作人員發(fā)現(xiàn),，衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí),，姿控發(fā)動(dòng)機(jī)在不停噴氣,。此時(shí)如果停止變軌，勢(shì)必影響后續(xù)動(dòng)作,。好在問題很快查明,，原來在同時(shí)進(jìn)行的另一分支操作中，太陽能帆板產(chǎn)生了共振,。工作人員立即終止該分支操作,，很快讓衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定下來。

多方配合下,，西安測(cè)控中心準(zhǔn)確實(shí)施了10次軌道調(diào)整,、6次定點(diǎn)捕獲，終于在7月5日21時(shí),，讓衛(wèi)星成功定點(diǎn)于東經(jīng)101.4度赤道上空的預(yù)定軌道,。楊永安介紹，在應(yīng)急變軌控制過程中,，衛(wèi)星推進(jìn)劑實(shí)際消耗量比預(yù)期節(jié)省了大約100公斤,，這足夠支撐它多運(yùn)行2年左右。

目前,，“中星9A”各系統(tǒng)工作正常,，轉(zhuǎn)發(fā)器已開通，正在開展在軌測(cè)試工作,。

2 @/ K. r* T! a# Y& s

鑫森淼炎垚

外人很難知道實(shí)情,。

只有快樂

想想都很NB，這個(gè)技能是不是可以用來搞別人的衛(wèi)星

機(jī)床迷

影響使用年限吧,，縮短了