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最近，中国航天在太空中上演了一部“拯救大兵”大片，原本受关注度并不高的“中星9A”广播电视直播卫星竟成为主角，受到全球瞩目。 6月19日凌晨，“中星9A”在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭发射升空，因火箭出现异常，远离预定轨道，几乎陷入绝境。然而经过航天人16天全力抢救，最终让它绝处逢生。 中国西安卫星测控中心，听亲历者讲述了这次太空营救的幕后故事。 “希望渺茫”，故障出现时，西安控制中心测控技术部副总工程师杨永安脑海中闪现出这个词。 负责轨道控制的工程师孙守明介绍，“中星9A”的预定初始轨道远地点高度为41991公里，而实际入轨后远地点高度只有16420公里，误差超过2.5万公里。 有时候，没有入轨并不代表任务失败。孙守明说，地面可以控制卫星用自身推进器实施变轨，抬高轨道实现“自救”。此前，该中心有多次成功处置太空险情的经验，曾使十余颗重大故障卫星“起死回生”。 然而这次入轨偏差如此之大，在国际同步卫星发射历史上极为罕见，形势相当严峻。 “对于高轨卫星来说，如果初始轨道的远地点在2万公里以下，通常就没救了。”杨永安说。一时间，大家心里都没了底。不过他们清楚，卫星轨道还会下降，当务之急是迅速判断卫星是否有救，制定并实施抢救措施。 中心与卫星研制方中国航天科技集团公司五院密切配合，对卫星工作状态进行了测试。杨永安说，首先要看星敏感器，如果它不能工作，变轨动作就无法实施。该设备的正常工作高度是21000公里，这也是通常把卫星抢救“门槛”定为2万公里左右的原因。经测试，“中星9A”星敏感器的设计余量较大，在14000公里高度就能运行。 接下来，工作人员又完成了星载陀螺仪检测、太阳翼展开等工作。当“卫星工况正常”口令响起时，大家稍稍放心了一些：能救。 接下来的问题是怎么救。选择最省燃料的变轨策略是重中之重。如果卫星燃料消耗过多，就算进入定点位置，也会很快成为一颗“死星”。“不仅要把卫星送回去，还要尽量让它‘活’得更久。”杨永安说。 按照常规轨道策略，首先要将卫星近地点轨道高度升至5000公里，但这将直接导致卫星燃料耗尽。杨永安说，工作人员将原有方案推倒，分析了7种应急策略，分别是先将近地点高度升到200公里、500公里、1000公里等。一方面，抬得越高，卫星燃料消耗越多，3000公里是极限；另一方面，卫星变轨要满足至少25分钟的测控条件，弧段太低在时间上不允许。综合考虑后，工作人员选择了实施条件极为苛刻，但能尽量节省燃料的1000公里方案。 第一次变轨很快完成，误差只有几十米，这为后续动作顺利实施奠定了基础。经讨论，大家决定共实施5次近地点变轨，将远地点抬高到36000公里，再通过5次远地点变轨，将近地点抬高到36000公里，最后完成卫星定点捕获。 这样的变轨在我国前所未有。鉴于卫星所处的特殊轨道，西安测控中心紧急启用了相关陆基测控站，调用了远望五号、六号、七号测量船，在数小时内完成了信息连通和状态设置，为抢救工作提供了测控通信保障。 为确保方案可行，中心仅用半天时间搭建了一套仿真测试验证系统，建立了与任务状态一致的测试环境，利用五院提供的卫星模拟器，将所有方案、预案进行了演习，对暴露出的问题做了调整。 前两次近地点变轨顺利完成，第三次变轨时，卫星姿态出现了较大偏差。工作人员发现，卫星主发动机点火时，姿控发动机在不停喷气。此时如果停止变轨，势必影响后续动作。好在问题很快查明，原来在同时进行的另一分支操作中，太阳能帆板产生了共振。工作人员立即终止该分支操作，很快让卫星姿态稳定下来。 多方配合下，西安测控中心准确实施了10次轨道调整、6次定点捕获，终于在7月5日21时，让卫星成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道。杨永安介绍，在应急变轨控制过程中，卫星推进剂实际消耗量比预期节省了大约100公斤，这足够支撑它多运行2年左右。 目前，“中星9A”各系统工作正常，转发器已开通，正在开展在轨测试工作。
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发表于 2017-7-26 14:48:32
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