IT之家 4 月 16 日消息,2024 年 3 月 13 日,我国在西昌卫星发射中心发射 DRO-A / B 卫星,长征二号丙运载火箭一二级飞行正常,但上面级(远征一号 S)飞行异常,卫星未能准确进入预定轨道。
在中国科学院今日主办的地月空间 DRO 探索研究学术研讨会上,科研团队介绍了中科院 A 类战略性先导专项“地月空间 DRO 探索研究”取得的部分重要成果,首次从官方角度披露了如何拯救这两颗发射失利的卫星,并首次公布了卫星“负伤”画面:其太阳翼呈近 90° 弯折,如同折断的翅膀,却在深空背景下倔强舒展着。
据官方介绍,在发现“飞行异常”后,一支平均年龄不到 34 岁的科研团队进行一场持续 123 天、850 万公里的太空救援行动,还有几位学生也参与到“太空救援”中,甚至包括 00 后博士研究生。
据介绍,DRO-A / B 双星组合体被“甩”入远地点仅 13.4 万公里的“绝望轨道”。据IT之家所知,原计划轨道位于 29.2 万公里的高度,这意味着两颗卫星要依靠仅有的一点动力实现超大规模的轨道跨越。
问题并不仅限于此。地面测控数据显示:重达 581 公斤的双星组合体以每秒超过 200 度的速度疯狂翻滚,远超常规卫星承受极限,离心力足以将太阳翼像纸片般撕碎。
地面测控团队于 3 月 14 日凌晨启动紧急处置,通过交替使用双星发动机喷气消除旋转,并在 7 小时内实现卫星姿态稳定。
地月大救援的第一关堪堪闯过,新的危机随之显现。遥测数据显示,DRO-A 卫星太阳翼可转动但无法锁定,DRO-B 卫星太阳翼则完全“脱臼”,这意味着卫星随时可能因能源耗尽沦为太空垃圾。科研团队紧急开展了一系列操作,通过周期性调整卫星姿态维持能源平衡。
值得庆幸的是,太阳翼发电正常。飞控团队紧急开展了一系列操作,例如注入姿态控制指令,通过反复调整对日姿态、平衡蓄电池充放电…… 最终让“受伤”的太阳翼“追光充电”。
第二关惊险渡过,但真正的考验才刚刚开始。科研人员 40 小时不眠不休,得出结论:卫星必须在 120 小时内完成首次轨道机动,否则将永远失去进入 DRO 的机会。
面对轨道高度严重不足和燃料有限的困境,团队于 3 月 15 日决定双星不分离,采取交替使用燃料的轨道抬升策略:
3 月 18 日 12 时 42 分,第一次应急处置轨道控制启动,远地点抬升至 24 万公里。
3 月 23 日完成第二次机动,轨道高度达 38 万公里。
4 月 2 日成功实施奔月机动,进入低能地月转移轨道。
7 月 15 日完成 DRO 入轨机动,卫星进入预定轨道。
最终,团队以传统方案 20% 的燃料消耗,完成这场跨越约 850 万公里的绝地反击。这个距离相当于在地月之间走了 11 个来回,同时也验证了 "以时间换燃料" 的创新设计理念。
8 月 28 日,DRO-A / B 双星组合体成功分离,双星互相拍照。
8 月 30 日,DRO-A / B 卫星与 2024 年 2 月发射的 DRO-L 卫星成功构建 K 频段星间链路。至此,全球首个基于 DRO 的地月空间三星星座成功实现在轨部署,实现三项国际首次突破:
国际上首次实现航天器 DRO 低能耗入轨。
国际上首次验证 117 万千米 K 频段星间 / 星地微波测量通信链路。
国际首次验证地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力。
同时,天基测定轨技术也完成了突破(3 小时星间数据达到传统 2 天地基测量精度)。据监测,双星组合体最终轨道远地点达 58 万公里,超越地月平均距离。
目前,我国构建的三星星座已稳定运行 200 余天,成功开展伽马射线暴探测、原子钟在轨验证等科学实验。
该星座作为地月空间 "天然良港",具备低能耗驻留、全域可达等特性,未来可为月球基地导航、深空探测提供支撑。
据中国科学院空间应用工程与技术中心研究员王文彬介绍,这项成果在国际上首次验证了利用卫星跟踪卫星,而不是地面去跟踪卫星,相当于是把传统的地面站变成了一颗卫星,放到了一个低轨的轨道上,为我国未来的地月空间探索,包括深空探索开辟了一个新的技术途径,更多地去服务于地月空间的各种各样轨道的定轨、导航、授时,为我国将来开展大规模地月空间商业活动提供了一个高效的解决方案。
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