中星9A太空爬升2萬公裏入軌 揭秘救贖復活之路
2017/07/10 09:07 | 來源 ／ 科技日報
中星9A這顆被火箭“遺落”在半途的衛星，靠著自身攜帶的燃料，在16天進行10次軌道調整後，於5日成功定點於東經101.4°赤道上空的預定軌道。
從6月19日發射異常到7月5日成功入軌，中星9A完成了一次近兩萬公裏的太空“爬升”，這也被稱作一次“搶救性入軌”。
不是所有未能成功進入預定軌道的衛星，都能被“搶救”。中國航太科工集團二院研究員、國際宇航聯空間運輸委員會委員楊宇光接受科技日報記者採訪時表示，首先，衛星要攜帶能支撐其變軌的燃料，否則一切無從談起;若變軌後衛星燃料所剩無幾，也沒有挽救的意義。“如果衛星所在軌道近地點高度低於200公裏，它會因所受大氣阻力太大而很快墜落，就不具備‘搶救’的條件。”
火箭沒完成的任務，衛星自己來
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公裏、遠地點約3萬6千公裏的地球同步轉移軌道。此時衛星的速度約為每秒10.24公裏，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3萬6千公裏高的地球同步軌道，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實現‘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緻，它就得讓自己進入赤道平面內。但是，任何一個航太發射場，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，隻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，火箭隻能起到“送一程”的作用。定點入軌的路，還得自己走。
隻是中星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公裏、遠地點1萬6千多公裏的軌道。根據科技日報記者此前瞭解，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公裏，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公裏，之後完成入軌。
當然，航太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，這在航太史上不算新鮮事。
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3萬6千公裏、近地點760公裏的地球轉移軌道，而是將其拋在了遠地點為2萬1千公裏的軌道。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自己爬了兩萬公裏，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，衛星要靠自身燃料實現入軌;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，隻能“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隻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。
中星9A衛星進入預定軌道 運載火箭異常曾導緻偏離
2017年6月19日，長征三號乙遙二十八火箭發射中星9A衛星過程中運載火箭出現異常，未能將衛星送入預定軌道。
中國航太科技集團公司在西安衛星測控中心的密切配合下，通過準確實施10次軌道調整，衛星於2017年7月5日成功定點於東經101.4°赤道上空的預定軌道。目前，衛星各系統工作正常，轉發器已開通，後續將按計劃開展在軌測試工作。
“中星9A”廣播電視直播衛星發射未進入預定軌道
中新網6月19日電 據中國航太科技集團公司網站消息，6月19日，中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭發射中星9A廣播電視直播衛星，發射過程中，火箭三級工作異常，衛星未能進入預定軌道，具體原因正在調查分析。
目前衛星太陽帆闆和天線已展開，衛星系統工況正常。各方正在採取有效措施。
