牧星人 揭秘中国“天地大营救”背后的“牧星人”：西安卫星测控中心

近一个月来，中国航天几乎在全球公众面前上演了一场“反转大戏”:6月19日，火箭发射异常消息传来，中星9A卫星未能进入预定轨道；7月5日，宇航员将卫星从半月形空中“救出”，并通过轨道调整将其送入预定轨道 消息发布后，一个神秘的单位再次进入公众视野:中国Xi安卫星测控中心——中国最早、规模最大、功能最全的航天器测控管理中心 是中心引领了天地之间的“救援”事件 鲜为人知的是，在此之前，已经有10多颗重大故障卫星在这里成功获救，中国几乎所有的航天器都经过了长时间的管理——目前有100多颗卫星 因此，这个中心被称为“中国卫星管家” 近日，中国青年报·中青在线记者走进中国Xi安卫星测控中心，试图了解这些太空“牧畜人”和卫星失灵时在这里上演的“天地救援”。 “节约”中星9A相比常规救援节约燃料100公斤。虽然已经半个多月了，但负责“救援”的Xi安卫星测控中心测控技术部副总工程师杨永安依然激动不已:“这项应急响应技术难度大、风险高、流程复杂，不确定因素多。遇到的技术难题和最终采用的救援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从长征三号乙发射了中星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 Xi安卫星测控中心技术部负责轨道控制的工程师孙告诉中青报·中青在线记者，中星9A规划的初始轨道远地点高度为4.2万公里，而卫星实际入轨后的初始轨道远地点高度仅为1.6万公里，相差2.6万公里。"如此大的轨道偏差以前很少遇到." 然而，在孙看来，这并不是“真正的失败” 包括他在内的“牧民”可以在地面控制卫星，利用卫星携带的推进剂进行轨道控制，使卫星最终进入同步轨道 然而，棘手的是如何通过测控手段使鱼台空号卫星回到原来的“位置” 如果按照计划中的措施进行救援，卫星的远地点轨道高度至少要高于2万公里，而中星9A的远地点高度只有1.6万公里 孙说:“虽然大家在卫星救援和应急变轨方面积累了很多经验，但这种情况在历史上还是第一次，运行中也出现了很多新问题 “牧畜人”的最终选择是通过卫星的发动机点燃近地点，并尝试将远地点高度提升至同步轨道“实现自救”，以完成三级火箭的“未竟事业” 值得一提的是，在这一新方案中，“牧畜人”选择了一种最省油的变轨策略 根据杨永安的说法，如果卫星燃料在整个轨道转换过程中耗尽，即使卫星被送到一个固定的位置，它也会成为一颗“死星” “我们要做的不仅是把卫星送到预定的位置，还要尽可能让它‘活’起来。” ”他说 7月5日21时，经过Xi安卫星测控中心16天的救援，经过10次轨道调整和6次定点捕获，中星9A成功将预定轨道固定在东经101.4度的赤道空——救援工作圆满成功 杨永安表示，此次救援首次实现了我国地球同步卫星转移轨道段近地点变轨，大大提高了卫星异常情况下变轨的控制能力 他还透露，在整个紧急轨道控制过程中，卫星推进剂的实际消耗量远低于预期 与常规救援方式相比，测控中心工作人员提出的救援方案为卫星节约燃料约100公斤 卫星一旦出了问题，救不了就会变成太空垃圾。这只是“牧民”拯救卫星的一个缩影 根据Xi安卫星测控中心披露的数据，截至目前，该中心已参与了10余颗重大故障卫星的救援 熟悉航空航天的人都知道，对于任何一颗卫星来说，点火和发射只是拉开了它飞行任务的“帷幕” 每当火焰冲天、地球震颤、直刺天空时，卫星都会在地面测控系统的跟踪、测控下进入预定轨道。之后，卫星真正开始工作 相应地，卫星在轨运行管理的“大戏”上演，“畜牧业”开始扮演主角 卫星在轨道上运行，从一两天到10多年不等。运行时间长的卫星称为长期在轨卫星 时间越长，对地面上的“牧民”的考验就越大 Xi安卫星测控中心航天器长期管理部主任刘军给出了一个形象的说法:地球被电视广播、天气预报等大量卫星包围，还有太空碎片。在这些拥挤的太空轨道上，很难想象碰撞的后果。 此外，宇宙飞船的运行速度比高铁快几倍，即使它撞上一个小物体，也很可能被击碎 这就要求长期管理者“每分每秒”都要盯紧这些卫星。“如果卫星出现异常，控制指令无法有效注入，卫星无法转移到正常运行姿态，成本高的卫星也会变成无用的空垃圾。” 至今，安卫星测控中心技术部高级工程师韩还记得，2006年10月23日晚，刚躺下，家里的电话突然响了起来:国内某遥感卫星出现了问题——姿态失控，下行信号有时缺失。地面发送的卫星遥控指令基本没有执行 当时，这颗卫星已经在轨道上运行了180天——它不再是一颗“新星” 只是突然之间，卫星就像断了线的风筝，“丢了”！包括韩在内的“牧民”花了69天时间才救出这颗卫星 人们没想到的是，这场战斗刚刚结束，另一场战斗马上开始了 2007年2月3日，一颗刚刚发射不久的北斗卫星也失败了 与之前的卫星救援不同，这颗星根本没有下行信号，甚至不知道卫星在哪里 当时很多业内人士认为，这颗卫星已经完全失控，起死回生的可能性非常小 “牧民”不愿意放弃 又过了60天，救援工作成功了 韩说，这两次救援任务间隔时间短、持续时间长、技术难度大，创造了中国航天史上的最高纪录 随着时间的推移，“许多”卫星投入使用，为国家节省了数亿美元。当然，一个不可避免的问题是，节省卫星需要消耗燃料。一旦燃料耗尽，由于轨道修正能力的丧失，卫星将逐渐报废。 “牧民”将改变他们节省燃料的方法，让卫星“延长寿命” 工程师李方政还记得，2009年9月9日，他的Xi安卫星测控中心举办了一场特别的生日派对:桌上的生日蛋糕，蓝色奶油雕刻的大地，黄色柠檬勾勒的中国版图，还有镶嵌在白色卫星上的巧克力做的太阳能帆板——生日的主角是练6号A/B双星 这一天，翱翔千里高空的两颗“生日星”空已经五岁了——而这颗卫星最初的设计寿命只有两年 如今，这对卫星已经服役10多年，是名副其实的“老寿星” 这也不是个例 中国青年报中青在线记者从Xi安卫星测控中心了解到，仍有“多颗卫星”处于超期服役状态 根据刘军的说法，卫星的扩展服务相当于一颗卫星对多颗卫星的工作。由于卫星制造和发射成本较高，测控人员的“精准测控”相当于为国家节省了一大笔钱。算上10多颗获救的卫星，已经为国家挽回了数十亿美元的经济损失 就在去年6月，中国卫通公司一行三人专程来到Xi安卫星测控中心赠送横幅，感谢后者消除了一颗卫星通信应答机的干扰 刘军还记得，卫通公司一位负责人提到，消除干扰任务完成后，受影响卫星宝贵的通信带宽资源得到释放，直接经济效益达数千万元 “我们谁都不能否认，航空航天产业具有高风险、高投入的特点 受空与设备、装置寿命之间的环境干扰影响，卫星在轨故障时有发生。保护这些珍贵的国家资产是美国“卫星牧民”的使命。 ”刘军说 事实上，随着我国在轨卫星数量的不断增加，卫星故障率也随之增加，提高卫星远程诊断和维护能力迫在眉睫 Xi安卫星测控中心航天器长期管理部高级工程师李卫平表示，“慕星人”专门攻坚了信息化、可视化、快速化三个步骤，获得了卫星诊断维修“医疗资格证” 几年前，Xi安卫星测控中心管理80多颗卫星，卫星故障率为每天2.7次；根据该中心披露的最新数据，2017年，卫星数量大幅增加，但故障率下降了50% 李卫平告诉《中国青年报》记者，近年来，为适应建设航天强国的要求，该中心利用人力资源优势，加强相关研究，包括收集整理国内外1000余起故障案例，建立诊断知识10余万条。自主研发的航天器故障诊断专家系统、 据他说，自从这个系统运行以来，已经发现了数百个卫星故障 相应地，数百次卫星故障被消灭在萌芽状态