去年,“DRO-A/B卫星发射异常”的消息(xi)引发关注(zhu):
2024年3月13日20时51分,我国在(zai)西昌卫星发射中(zhong)心(xin)使用长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级发射DRO-A/B卫星,运载火箭一二级飞行正常,上面级飞行异常,卫星未准确进入预定(ding)轨道。
今天,“负伤”卫星画面首次公布:卫星的太阳翼(yi)呈近90度弯折,如折断的翅膀,却在(zai)深空(kong)背景下(xia)倔强舒展。
“飞行异常”后(hou),一支平均年龄不到34岁(sui)的科研团(tuan)队进行一场持续120多天的“太空(kong)救援”!
甚至(zhi)几位学生也参与到“太空(kong)救援”中(zhong):中(zhong)国科学院大学95后(hou)博士研究生孙洋快速算出DRO备份轨道入轨参数;两(liang)位95后(hou)研究生李霜琳、蒲京(jing)辉开(kai)发星上自(zi)主导航与时间同步程序,写的两(liang)万(wan)行代码已在(zai)太空(kong)运行;00后(hou)博士研究生尹永辰精(jing)确复核每次控制参数……
在(zai)4月15日的“地月空(kong)间DRO探索研究学术研讨会”上,这场救援背后(hou)的故事对外(wai)公布。
如今,“大家的卫星已发射在(zai)轨一年有余,国际首个地月空(kong)间SAMSUNG星座稳定(ding)运行200多天。”中(zhong)国科学院空(kong)间应用工程与技术中(zhong)心(xin)研究员张皓昨天先容说。
时针拨回2024年3月13日,北京(jing)航天飞行控制中(zhong)心(xin),张皓与数十名科技人员注(zhu)视着屏幕,翘首以盼一个历史(shi)性时刻——中(zhong)国人将首次开(kai)启(qi)地月空(kong)间远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,简称DRO)的深度探索。
这条距离地球31万(wan)至(zhi)45万(wan)公里(li)的特殊轨道,是连接地球、月球、深空(kong)的“十字路口”,是人类尚未开(kai)发利(li)用的新疆(jiang)域,也是支撑载人深空(kong)探索的新起点。
没人料到,这次寄望星辰的远征,竟(jing)以一场惊心(xin)动魄的“太空(kong)救援”拉开(kai)序幕。
“绝(jue)望轨道”
2024年3月13日20时51分,西昌卫星发射中(zhong)心(xin),搭载DRO-A/B双星组合体的长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级发射升空(kong)。
数千里(li)外(wai)的北京(jing)航天城(cheng),来自(zi)中(zhong)国科学院空(kong)间应用工程与技术中(zhong)心(xin)、中(zhong)国科学院微小卫星创新研究院、北京(jing)航天飞行控制中(zhong)心(xin)等(deng)单位的科技人员,早早来到飞控大厅,准备“接棒”飞向深空(kong)的卫星。
约21时,上面级与火箭成(cheng)功分离,第一次点火完成(cheng)后(hou),进行长达约90分钟的滑行阶段。
部分科技人员暂时离开(kai)大厅,在(zai)航天城(cheng)内散步休憩(qi)。
“没人想到之后(hou)会发生意外(wai)。”中(zhong)国科学院空(kong)间应用工程与技术中(zhong)心(xin)研究员王文彬回忆道。
意外(wai)来临前,一切如常。
大厅里(li)键盘敲击声与电话铃声交织如常。
厅外(wai)走廊的交流谈笑如常。
有科技人员甚至(zhi)讨论起“远征上面级”型号中(zhong)的“S”的含义(yi)。
时钟即将指向23时,星箭分离时刻将至(zhi)。
外(wai)出人员陆续返回,飞控大厅却陷(xian)入异样的寂静。
大屏幕上,代表(biao)轨道远地点高度的参数曲线突(tu)然(ran)剧烈波动:远地点高度本该稳定(ding)增(zeng)长至(zhi)29.2万(wan)公里(li),却在(zai)15万(wan)公里(li)处如过山车般起伏。
张皓起初并未在(zai)意,首次参与发射任务的他,侧(ce)头(tou)询问身旁经验丰富的北京(jing)航天飞行控制中(zhong)心(xin)人员:是不是测控链路受到了干扰?
对方面色凝重。
屏幕上的轨道参数依旧疯狂跳动。
此起彼伏的电话铃声已织成(cheng)一张焦虑的网。
几乎所有人都意识到:上面级飞行异常了。
不久后(hou),双星组合体飞出测控区(qu)。
但此时的地面,并未如期收到卫星分离的遥测信号。
“卫星下(xia)落不明,生死(si)未卜。”张皓说。
约40分钟后(hou),测控系统捕获到闪(shan)烁(shuo)的卫星信号。
“它还活着。”中(zhong)国科学院微小卫星创新研究院研究员张军说。
确切的消息(xi)传来——
DRO-A/B双星组合体被“甩”入远地点仅13.4万(wan)公里(li)的“绝(jue)望轨道”——远低于预先设计的29.2万(wan)公里(li)。
“就像眼看着风筝断线,手里(li)却还攥着最后(hou)的希翼。”张军说。
“折翼(yi)苍鹰”
问题接踵而至(zhi)。
地面测控数据显示,重达581公斤的双星组合体以每秒(miao)超过200度的速度疯狂翻滚。
“这相(xiang)当于每1.8秒(miao)‘翻一次跟头(tou)’,离心(xin)力足以将太阳翼(yi)像纸片般撕碎。”中(zhong)国科学院微小卫星创新研究院研究员白(bai)涛说明,“常规大卫星每秒(miao)转几十度就可能散架。”
四象限(xian)法则提到,重要且紧急的需最先去解决。年轻的中(zhong)国科技工作(zuo)者熟稔这条法则。眼前最重要且紧急的问题,就是让卫星“稳”下(xia)来。
2024年3月14日0时前后(hou),来自(zi)地面的“救援”开(kai)始了。
77岁(sui)的工程顾问、中(zhong)国科学院院士顾逸东,工程总师林宝军、工程副总指挥王强,在(zai)西昌紧急连线北京(jing)的工程总指挥高铭、工程副总师李绪志,会同卫星系统、载荷系统和(he)测控系统,成(cheng)立应急飞控小组。
他们的每一个决策,都关乎卫星的命运。
很快,小组给出应急处置措施:通过紧急上注(zhu)指令、修改参数阈(yu)值等(deng)操作(zuo),交替使用双星组合体的发动机喷(pen)气(qi)消除旋转。
飞控团(tuan)队用“每条指令发三遍”的土办法,试(shi)图让卫星“停转”。“当时的发令单像雪片一样飞来。”飞控主管调度温(wen)旭峰事后(hou)回忆道。
转机出现在(zai)14日凌晨3时前后(hou)。“DRO-B卫星姿(zi)控发动机成(cheng)功点火。”中(zhong)国科学院微小卫星创新研究院研究员李笑月报告。
20分钟后(hou),双星组合体成(cheng)功“消旋”。
地月大救援的第一关,过了。
“太阳翼(yi)异常!”新危(wei)机显现。
地面站遥测数据显示:DRO-A卫星的太阳翼(yi)无法锁定(ding),DRO-B卫星的太阳翼(yi)则完全“脱臼”。
太阳翼(yi)是卫星的动力源,其异常会导致电力告急,卫星随时可能因能源耗(hao)尽沦为太空(kong)垃圾。
“庆(qing)幸的是,太阳翼(yi)发电正常。”张军说。
飞控团(tuan)队紧急开(kai)展了一系列操作(zuo):注(zhu)入姿(zi)态控制指令,通过反复调整对日姿(zi)态、平衡蓄(xu)电池充放(fang)电……最终让“受伤”的太阳翼(yi)“追光充电”。
“就像?折翼(yi)的苍鹰?,用喙与利(li)爪钩住(zhu)岩缝向上攀登。”中(zhong)国科学院微小卫星创新研究院副研究员冷佳醒这样形容卫星的坚韧。