中星9A成功「搶救性入軌」 揭秘救贖與復活之路





如果一切正常,中星9A應該被長征三號乙運載火箭送入近地點約200公里、遠地點約3萬6千公里的地球同步轉移軌道。此時衛星的速度約為每秒10.24公里,它先進入的是一個橢圓軌道。

不過,中星9A的目標軌道是距地球約3萬6千公里高的地球同步軌道,這是一個圓形軌道。

「火箭沒法直接把衛星送入這樣的軌道,所以,衛星必須靠自己的發動機做到‘軌道圓化’。」楊宇光說。不僅如此,要讓衛星運轉速度和地球自轉速度保持一致,它就得讓自己進入赤道平面內。但是,任何一個太空發射場,其發射衛星所在軌道平面和赤道面的夾角,都不會小於發射場當地所在緯度。所以,只要不是從赤道出發的衛星,上天後,它都必須靠自己來「掰角度」。

也就是說,對地球同步軌道衛星而言,火箭只能起到「送一程」的作用。定點入軌的路,還得自己走。

只是中星9A獨自前行的路更遠。因為,長三乙沒能帶它來到地球同步轉移軌道,而是把它送入了近地點200公里、遠地點1萬6千多公里的軌道。根據科技日報記者此前了解,這是因為火箭在第三級滑行過程中的姿態控制出了問題。

「此時衛星速度大概為每秒9.68公里,比預定速度慢了五百多米每秒。火箭沒有完成的任務,衛星自己來完成,它要把速度給補回來。」楊宇光介紹,當衛星飛到近地點附近時,地面團隊可以控制它靠自身攜帶燃料加速。經過多次這樣的加速,衛星速度能達到預定的每秒10.24公里,之後完成入軌。

當然,太空人員也可以為衛星規劃不同的爬升路線。條條大路通羅馬,最終目的,都是讓衛星重新進入地球同步軌道。

獨自前行耗費燃料,但在軌加註並不可行

「修正」衛星軌道,這在太空史上不算新鮮事。

2004年6月,天頂號3SL火箭沒能將星網-18(原亞太五號)衛星送到遠地點約3萬6千公里、近地點760公里的地球轉移軌道,而是將其拋在了遠地點為2萬1千公里的軌道。據當時媒體報導,衛星製造商認為,利用衛星所帶燃料仍可以將衛星調整到預定軌道。該衛星設計壽命為17年,利用自帶燃料變軌後,衛星使用壽命大概縮減為13年。

同樣的,這一次中星9A自己爬了兩萬公里,最直接的影響,就是消耗了大量燃料。

「衛星燃料的主要用途,是進入和保持軌道。」楊宇光說。上天時,衛星要靠自身燃料做到入軌;進入軌道後,衛星還會受到地球引力、太陽和月球引力等的影響,其運行軌道會發生微小變化,必要時,它要對自身進行軌道修正和保持——這,同樣要耗費燃料。

燃料一旦耗盡,衛星就無法維持住自己所在的軌道,只能「默默飄走」,也就不能繼續發揮作用。楊宇光指出,在其他設備正常的情況下,衛星壽命基本取決於其所剩燃料的多少。

既然燃料如此關鍵,有沒有可能進行在軌加註,來一場太空加油?

「從技術原理上來說,這是可行的。比如前不久,天舟貨運飛船就給天宮二號進行了在軌推進劑加註。」楊宇光說,「至於要不要做,那就是付出多大代價的問題。但到目前為止,還沒有哪個國家對地球同步軌道衛星實施過這種操作。」原因是——太費錢。

而且,就算真的要進行推進劑補加,還得看衛星有沒有「空中受油」的能力。中星9A只是一顆普通的通信衛星,並沒有受油的基本設備。「現在的地球同步軌道衛星還沒有為‘受油’而設計的。」楊宇光說。

(科技日報北京7月9日電)