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2017年6月19日00:11,长征三号乙火箭发射中星9A通信卫星,未能进入预定轨道正常。7月5日利用自身推进剂变轨并定点

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中星9A直播卫星

太空营救十六天——“中星9A”绝处逢生的幕后故事

2017-07-26 07:30:28 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 付毅飞

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。

近日,记者来到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。


走近卫星“起死回生”背后的“牧星人”——“天地大营救”

发布时间:2017-07-24 07:23 来源:中青在线 作者:邱晨辉

“拯救”中星9A,比常规抢救节省100公斤燃料

  尽管已经过去半个多月,但说起中星9A,牵头负责“营救”工作的西安卫星测控中心测控技术部副总工程师杨永安仍有些激动:“这次应急处置技术难度大、风险高、过程复杂,有很多不确定因素,遇到的技术难题和最后采用的抢救方案,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用长征三号乙运载火箭发射中星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。

  西安卫星测控中心技术部负责轨道控制的工程师孙守明告诉中国青年报·中青在线记者,中星9A的预定初始轨道远地点高度为4.2万公里,而卫星实际入轨后初始轨道远地点高度只有1.6万公里,相差了2.6万公里,“如此大的入轨偏差,以前很少遇到”。

  不过这在孙守明看来并非“真正意义上的失败”。包括他在内的“牧星人”可以在地面控制卫星,利用卫星自身携带的推进剂实施变轨控制,使卫星最终进入同步轨道。

  但棘手的是,如何通过测控手段,让茫茫太空中的卫星,回到它原本要去的“位置”。

  如果按照预案中的措施进行抢救,卫星远地点轨道高度至少要高于2万公里,而中星9A的远地点高度仅有1.6万公里。孙守明说,“虽然大家积累了不少卫星抢救、应急变轨的经验,但这种情况在历史上尚属首次,操作起来有许多新难题。”

  “牧星人”最终的选择是,通过卫星自带的发动机在近地点点火,尽量抬高远地点高度到同步轨道“实现自救”,以完成三级火箭“未竟的事业”。

  值得一提的是,在这个新方案中,“牧星人”选择了一种最省燃料的变轨策略。按照杨永安的说法,如果在整个变轨过程中,卫星燃料耗尽,那么就算把卫星送到定点位置,也会成为一颗“死星”。

  “我们要做的,不仅是要把卫星送到预定位置,还要让它尽可能地‘活下去’。”他说。

  7月5日21时,经过西安卫星测控中心16天的抢救,在实施10次轨道调整、6次定点捕获后,中星9A成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道——抢救工作成功。

  杨永安说,这次抢救首次实现了我国地球同步卫星转移轨道段的近地点变轨,大大提高了对卫星异常情况下变轨控制的能力。

  他还透露,在整个应急变轨控制过程中,卫星推进剂实际消耗量远远低于预期。测控中心工作人员提出的抢救方案与常规抢救方法相比,为卫星节省约100公斤燃料


2017年7月5日21时00分,我国首颗国产广播电视直播卫星——中星9A(CHINASAT-9A),在五院飞控试验队和西安卫星测控中心的密切配合下,通过准确实施10次轨道调整,成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道。目前,卫星各系统工作正常,转发器已开通,后续将按计划开展在轨测试工作。

根据专家审查意见,长征三号乙遥二十八火箭问题定位于三级滑行段姿控发动机滚动控制的推力器出现异常,目前已完成技术归零和举一反三工作。


42763 CHINASAT 9A 绕地轨道 2017-035-A CHINASAT 9A 251 x 17090 千米; 26.8°


2017.06.21

火箭总设计师回应“长三乙”发射失误,直呼“遗憾”

2017-06-21 22:07:05 来源: 科技日报 作者: 刘园园

“就运载火箭来讲,这次发射失败了;但就卫星来讲,这次发射不算彻底失败。”谈到19日凌晨长征三号乙运载火箭发射失误,中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师龙乐豪直呼“遗憾”。21日,他在接受科技日报记者独家采访时透露:“现在中星9A卫星正在慢慢往上爬,爬的效果还不错”。

6月19日0时11分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭发射中星9A 广播电视直播卫星,发射过程中火箭三级工作异常,卫星未能进入预定轨道。用龙乐豪的话说,本来火箭要将卫星送入位于地球上空三万六千公里的预定轨道,结果只送到一万六千多公里的高度。

“主要是火箭滑行过程中的姿态控制出了问题。”龙乐豪解释说,目前查明的原因是长征三号乙运载火箭在第二次启动后,火箭第三级在滑行过程中的姿态没有控制好。“火箭当时本来处于负滚动,应该给它一个正滚动的指令,让火箭通过负反馈保持稳定的姿态运行,结果实际操作搞错了。”

好在中星9A卫星本身具有动力系统,可以靠“自带干粮”慢慢实现变轨。龙乐豪介绍,中星9A卫星需要多次变轨到达预定轨道,这一过程可能需要20天左右。

“卫星还是可以使用的,遗憾的是使用寿命会有损失。”龙乐豪介绍,中星9A卫星自己实现变轨会消耗大量推进剂,剩下的推进剂可能只够它在天上工作5年时间,而它的设计寿命是15年。

龙乐豪将这次发射失误归结为“质量管理还不到位”。“这次发射失误暴露了一些隐患,说明我们在设计上还可以进一步完善,比如可以设计一种傻瓜式操作,避免操作失误。”他告诉科技日报记者,下一步将“举一反三”,排查其他运载火箭是否存在同样的薄弱环节,如果有的话会及时排除。

有网友担心,此次长征三号乙运载火箭发射失误,会不会影响后续该型号火箭的发射任务,因为7月份即将发射的北斗3号卫星使用的就是长征三号乙运载火箭加远征上面级。

“发射北斗三号卫星的火箭和这次发射失误的长征三号乙运载火箭是一个母体,但是技术状态不一样。”龙乐豪回应说,发射中星9A 卫星的这枚火箭有三级,发射过程中有两次启动,有滑行过程。此次发射失误,问题就出在滑行段的姿态控制系统。而下次发射的长征三号乙运载火箭没有滑行段,是连续直接入轨。“对原计划的发射任务影响不会太大,最多也就是调整一两天的时间。”

“成功是差一点点的失败,失败是差一点点的成功。”龙乐豪说,运载火箭是一个非常庞大的系统工程,任何一个地方稍微出现问题,发射就会出现失误。“目前中国运载火箭发射成功率超过95%,处于世界第一位,但仍然要如履薄冰,如临深渊。”(科技日报北京6月21日电)


2017.06.20

中星9A正在按应急策略进行控制,目前已成功完成两次变轨。


42763/2017-035A: 193 x 16357 km x 25.68 deg.
42764/2017-035B: 192 x 16358 km x 25.68 deg.


长三乙火箭发射中星9A卫星的情况通报

2017年6月19日00:11,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭发射中星9A 广播电视直播卫星,发射过程中火箭三级工作异常,卫星未能进入预定轨道,具体原因正在调查分析。

目前卫星太阳帆板和天线已展开,卫星系统工况正常。各方正在采取有效措施。




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