去年,“DRO-A/B卫星发射异常”的消(xiao)息(xi)引发关(guan)注:
2024年3月13日20时51分(fen),我国在西昌(chang)卫星发射中心(xin)使用长征二号(hao)丙运载火箭/远征一(yi)号(hao)S上面级发射DRO-A/B卫星,运载火箭一(yi)二级飞行正常,上面级飞行异常,卫星未准确进入预定轨道。
今(jin)天(tian),“负伤”卫星画面首次公(gong)布:卫星的太阳翼呈近90度弯折(she),如折(she)断的翅(chi)膀,却在深空背景下倔强舒展。
“飞行异常”后,一(yi)支平均(jun)年龄不到34岁(sui)的科研团队进行一(yi)场持续120多天(tian)的“太空救援”!
甚至几位学生也参(can)与到“太空救援”中:中国科学院大学95后博士研究生孙洋快速算出(chu)DRO备份轨道入轨参(can)数;两位95后研究生李霜琳(lin)、蒲京辉开发星上自主导航与时间同步程(cheng)序(xu),写(xie)的两万行代码已(yi)在太空运行;00后博士研究生尹永辰精确复核(he)每次控制参(can)数……
在4月15日的“地月空间DRO探索研究学术研讨会”上,这场救援背后的故事对(dui)外公(gong)布。
如今(jin),“大家的卫星已(yi)发射在轨一(yi)年有余,国际首个地月空间SAMSUNG星座稳(wen)定运行200多天(tian)。”中国科学院空间应用工程(cheng)与技术中心(xin)研究员张皓昨天(tian)介(jie)绍说。
时针拨回2024年3月13日,北京航天(tian)飞行控制中心(xin),张皓与数十名科技人员注视着屏(ping)幕,翘(qiao)首以盼一(yi)个历史性时刻——中国人将首次开启地月空间远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,简称(cheng)DRO)的深度探索。
这条距离地球(qiu)31万至45万公(gong)里的特殊(shu)轨道,是连(lian)接(jie)地球(qiu)、月球(qiu)、深空的“十字路(lu)口(kou)”,是人类尚未开发利用的新疆域,也是支撑载人深空探索的新起点。
没人料到,这次寄望星辰的远征,竟以一(yi)场惊(jing)心(xin)动魄的“太空救援”拉开序(xu)幕。
“绝望轨道”
2024年3月13日20时51分(fen),西昌(chang)卫星发射中心(xin),搭载DRO-A/B双星组合体的长征二号(hao)丙运载火箭/远征一(yi)号(hao)S上面级发射升空。
数千里外的北京航天(tian)城,来自中国科学院空间应用工程(cheng)与技术中心(xin)、中国科学院微小卫星创新研究院、北京航天(tian)飞行控制中心(xin)等单位的科技人员,早早来到飞控大厅,准备“接(jie)棒”飞向深空的卫星。
约21时,上面级与火箭成(cheng)功(gong)分(fen)离,第一(yi)次点火完成(cheng)后,进行长达约90分(fen)钟的滑行阶段。
部(bu)分(fen)科技人员暂时离开大厅,在航天(tian)城内散(san)步休憩。
“没人想到之后会发生意外。”中国科学院空间应用工程(cheng)与技术中心(xin)研究员王(wang)文彬回忆道。
意外来临前(qian),一(yi)切如常。
大厅里键盘敲击(ji)声与电话铃声交织如常。
厅外走廊的交流(liu)谈笑如常。
有科技人员甚至讨论起“远征上面级”型号(hao)中的“S”的含义。
时钟即将指向23时,星箭分(fen)离时刻将至。
外出(chu)人员陆续返回,飞控大厅却陷入异样的寂静。
大屏(ping)幕上,代表轨道远地点高(gao)度的参(can)数曲线突然剧烈波动:远地点高(gao)度本该稳(wen)定增长至29.2万公(gong)里,却在15万公(gong)里处如过山车般起伏。
张皓起初并未在意,首次参(can)与发射任务的他(ta),侧头询问身旁经验(yan)丰富的北京航天(tian)飞行控制中心(xin)人员:是不是测控链路(lu)受到了干扰?
对(dui)方面色凝重。
屏(ping)幕上的轨道参(can)数依旧疯狂跳动。
此起彼(bi)伏的电话铃声已(yi)织成(cheng)一(yi)张焦虑的网(wang)。
几乎所有人都(dou)意识到:上面级飞行异常了。
不久(jiu)后,双星组合体飞出(chu)测控区。
但此时的地面,并未如期收到卫星分(fen)离的遥测信号(hao)。
“卫星下落不明,生死未卜。”张皓说。
约40分(fen)钟后,测控系统捕(bu)获到闪烁的卫星信号(hao)。
“它还活着。”中国科学院微小卫星创新研究院研究员张军说。
确切的消(xiao)息(xi)传来——
DRO-A/B双星组合体被“甩”入远地点仅13.4万公(gong)里的“绝望轨道”——远低于(yu)预先设计的29.2万公(gong)里。
“就(jiu)像(xiang)眼(yan)看着风筝断线,手里却还攥着最后的希翼。”张军说。
“折(she)翼苍鹰”
问题接(jie)踵而至。
地面测控数据显示,重达581公(gong)斤的双星组合体以每秒超过200度的速度疯狂翻滚。
“这相(xiang)当于(yu)每1.8秒‘翻一(yi)次跟头’,离心(xin)力(li)足以将太阳翼像(xiang)纸片般撕碎。”中国科学院微小卫星创新研究院研究员白涛说明,“常规大卫星每秒转几十度就(jiu)可能散(san)架。”
四象限法则提(ti)到,重要(yao)且紧急(ji)的需最先去解决(jue)。年轻的中国科技工编辑熟稔这条法则。眼(yan)前(qian)最重要(yao)且紧急(ji)的问题,就(jiu)是让卫星“稳(wen)”下来。
2024年3月14日0时前(qian)后,来自地面的“救援”开始了。
77岁(sui)的工程(cheng)顾问、中国科学院院士顾逸东,工程(cheng)总师(shi)林宝军、工程(cheng)副(fu)总指挥王(wang)强,在西昌(chang)紧急(ji)连(lian)线北京的工程(cheng)总指挥高(gao)铭、工程(cheng)副(fu)总师(shi)李绪志(zhi),会同卫星系统、载荷系统和测控系统,成(cheng)立应急(ji)飞控小组。
他(ta)们的每一(yi)个决(jue)策,都(dou)关(guan)乎卫星的命运。
很快,小组给出(chu)应急(ji)处置措施:通(tong)过紧急(ji)上注指令、修改(gai)参(can)数阈值(zhi)等操(cao)作,交替(ti)使用双星组合体的发动机喷气消(xiao)除(chu)旋转。
飞控团队用“每条指令发三遍”的土办法,试图让卫星“停转”。“当时的发令单像(xiang)雪片一(yi)样飞来。”飞控主管调度温旭峰(feng)事后回忆道。
转机出(chu)现在14日凌晨3时前(qian)后。“DRO-B卫星姿控发动机成(cheng)功(gong)点火。”中国科学院微小卫星创新研究院研究员李笑月报告。
20分(fen)钟后,双星组合体成(cheng)功(gong)“消(xiao)旋”。
地月大救援的第一(yi)关(guan),过了。
“太阳翼异常!”新危机显现。
地面站遥测数据显示:DRO-A卫星的太阳翼无法锁定,DRO-B卫星的太阳翼则完全“脱臼”。
太阳翼是卫星的动力(li)源,其异常会导致(zhi)电力(li)告急(ji),卫星随时可能因能源耗尽沦为太空垃圾。
“庆幸的是,太阳翼发电正常。”张军说。
飞控团队紧急(ji)开展了一(yi)系列操(cao)作:注入姿态控制指令,通(tong)过反复调整对(dui)日姿态、平衡蓄(xu)电池充放电……最终让“受伤”的太阳翼“追(zhui)光(guang)充电”。
“就(jiu)像(xiang)?折(she)翼的苍鹰?,用喙与利爪钩住岩缝(feng)向上攀登(deng)。”中国科学院微小卫星创新研究院副(fu)研究员冷佳醒这样形容卫星的坚(jian)韧。