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，西安控制中心測控技術(shù)部副總工程師楊永安腦海中閃現(xiàn)出這個詞。

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)地點高度為41991公里，而實際入軌后遠(yuǎn)地點高度只有16420公里，誤差超過2.5萬公里。

有時候，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)器實施變軌，抬高軌道實現(xiàn)“自救”。此前，該中心有多次成功處置太空險情的經(jīng)驗，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，形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。

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

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，對衛(wèi)星工作狀態(tài)進(jìn)行了測試。楊永安說，首先要看星敏感器，如果它不能工作，變軌動作就無法實施。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)測試，“中星9A”星敏感器的設(shè)計余量較大，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、太陽翼展開等工作。當(dāng)“衛(wèi)星工況正�！笨诹铐懫饡r，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)入定點位置，也會很快成為一顆“死星”�！安粌H要把衛(wèi)星送回去，還要盡量讓它‘活’得更久。”楊永安說。

按照常規(guī)軌道策略，首先要將衛(wèi)星近地點軌道高度升至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分鐘的測控條件，弧段太低在時間上不允許。綜合考慮后，工作人員選擇了實施條件極為苛刻，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)動作順利實施奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)討論，大家決定共實施5次近地點變軌，將遠(yuǎn)地點抬高到36000公里，再通過5次遠(yuǎn)地點變軌，將近地點抬高到36000公里，最后完成衛(wèi)星定點捕獲。

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

為確保方案可行，中心僅用半天時間搭建了一套仿真測試驗證系統(tǒng)，建立了與任務(wù)狀態(tài)一致的測試環(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)，對暴露出的問題做了調(diào)整。

前兩次近地點變軌順利完成，第三次變軌時，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)動機(jī)點火時，姿控發(fā)動機(jī)在不停噴氣。此時如果停止變軌，勢必影響后續(xù)動作。好在問題很快查明，原來在同時進(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，西安測控中心準(zhǔn)確實施了10次軌道調(diào)整、6次定點捕獲，終于在7月5日21時，讓衛(wèi)星成功定點于東經(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，正在開展在軌測試工作。

鑫森淼炎垚

外人很難知道實情。

只有快樂

想想都很NB，這個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