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日志

 
 

中国航天终于打了翻身仗 把未入轨卫星救活创造世界奇迹///中星9A卫星挽救成功,惊喜背后卫星损失十年寿命  

2017-07-08 00:17:15|  分类: 世界军事态势 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国航天终于打了翻身仗 把未入轨卫星救活创造世界奇迹///中星9A卫星挽救成功,惊喜背后卫星损失十年寿命 - 月儿弯弯 - wang.zhou.803 的博客

 发射没有成功的长征三号乙火箭

据中国航天科技集团公司7日发布的最新的消息称,上月发射未进入预定轨道的中星9A卫星已经成功定点,转发器已开通。中国航天科技集团公司在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,卫星于2017年7月5日成功定点于东经101.4°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。

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这是星箭对接前的图

上个月19日,在长征三号乙遥二十八火箭发射中星9A卫星过程中,因为运载火箭出现异常,未能将卫星送入预定轨道。据介绍,中星9A卫星采用中国自主研发的东方红四号卫星平台,将提供18个36MHz带宽和4个54MHz带宽BSS规划频段转发器。中星9A卫星计划与中星9号直播卫星一起满足中国广播电视、数字电影、数字宽带多媒体系统及各种信息广播和娱乐广播的需求。但是,就是这么先进的卫星,却突然失败了,给中国航天和卫星通讯事业蒙上了一层阴影。

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 这是中星9A入轨后的样子

不能就这么算了,中国航天人没有气馁,而是紧接着开始了抢救工作。因为根据新闻所说,目前中星9号卫星的太阳帆板和天线已展开,卫星系统工况正常,这是决定抢救的前提。同时,中星9A这种大功率通讯卫星,一颗的价值可能就在10亿元人民币以上,加上火箭的价值,可能高达十几亿元。如此巨大的损失,谁也没有理由放弃,何况抢救成功的机会很大。

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 这是美国卫星太空加注燃料的设想图

当然这是严格按照科学规律办事的,因为一般来说,如果火箭发生故障导致没有把卫星进入预定的轨道,如果火箭提供的速度增量偏差值小于卫星自身携带燃料的速度增量,那么通过卫星自身的变轨发动机,还是能够通过多次变轨,最终把卫星送入预定轨道的。只是这样会消耗大量卫星原本留于维持轨道用的燃料,从而导致卫星寿命大打折扣。也就是说,如果中星9号卫星原设计寿命是15年的话,经过这10次变轨,已经剩下不到5年了。

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 中国卫星太空燃料加注即将成功

虽然如此,但中星9A卫星这次应该说是取得了部分成功。同时,该星今后应该还有机会,也就是说,如果在这5年内,中国目前正加紧试验的卫星加注系统进展顺利,那么,中国航天人有希望在中星9号卫星寿命耗尽前,为其提供一次太空加补燃料机会,从而让这颗卫星能圆满完成其使命。现在,通过把中星9号卫星拉到其正常轨道,中国航天创造了一次世界奇迹,那么,在几年后如能再次为其加注燃料,那就意味着中国航天将再次创造新的世界奇迹。


中星9A卫星挽救成功,惊喜背后卫星损失十年寿命
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 发射前的中星9A卫星,它基于东四卫星平台,是一颗电视直播卫星

2017年6月19日长征三号乙火箭发射中星9A时出现异常,卫星没能进入预定轨道。经过西安卫星测控中心的努力挽救,经过10次轨道调整,中星9A卫星已经在7月5日成功定点在东经101.4°的静止轨道,目前中星9A卫星工作正常。刚刚经历了长征五号发射实践18卫星的失败,很多人面对中星9A卫星挽救成功,惊喜的表示:“这也能救回来”!

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 挑战者号航天飞机凌空爆炸,这是最彻底的失败,但部分失败却分很多情况

航天发射是高技术和高风险的活动,失败难以避免,大众对航天发射失败的印象,最直观的大概就是空中爆炸星箭俱毁了。然而,幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸,不成功的航天发射分很多情况:比如长征五号发射实践十八号卫星失败,就是没能入轨最后再入大气层烧毁,而更多的情况是二级或三级出现推力不足等问题,卫星没能进入预定轨道。中星9A卫星的情况,就是长征三号乙火箭的三子级姿控发动机在一次关机后的滑行段出现异常,然后虽然三子级主发动机二次点火并工作,但最终没能将卫星送入预定轨道。根据美国军方公布的轨道信息,中星9A卫星进入了一条近地点为193公里,远地点为16357公里,倾角为25.68°的轨道,而长征三号乙火箭的标准同步转移轨道为近地点约200公里,远地点约35786公里,如果说近地点高度的误差在许可范围内,那远地点高端就差的实在太多了!

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 中星9A的覆盖情况,它还专门设计了南海波束,让中国全国范围都能接收到卫星电视

中星9A卫星装有24个Ku波段转发器,覆盖了中国及其周边地区,尤其是专门设计了南海波束,解决南海岛礁上的军队政府和群众收看广播电视节目的难题,确保了直播卫星覆盖全部中国主权地区。中星9A卫星发射部分失败,当然也可以叫部分成功,它在大椭圆轨道无法承担直播电视节目的工作,后来挽救最终进入东经101.4°的预定静止轨道位置,才算大功告成。中星9A卫星到底是怎么救回来的呢?这就要从通信卫星发射变轨的过程说起。

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 转移轨道是远地点35786公里的轨道,中星9A卫星发射出错进入一个远地点高度不足的异常轨道

正常发射中,通信卫星被送入近地点约200公里、远地点约35786公里的同步转移轨道,此外同步转移轨道面一般还和赤道面有一个夹角,被称为轨道倾角。卫星从标准同步转移轨道到静止轨道,需要把近地点高度抬高到35786公里的同时,将轨道倾角削减到0度,才能在赤道上空定点。如果轨道有倾角就会南北漂移,卫星虽然绕地球一圈仍是一天时间,但是在地面看来就不是静止,而是跳起了8字舞。通信卫星从200公里X35786公里、轨道倾角约27度的轨道变轨进入静止轨道,需要卫星速度增加(即速度增量ΔV)约1800米/秒,这是卫星靠自己的主发动机加速完成的;卫星在静止轨道上每年还需要大约50米/秒的速度增量用来变轨消除轨道倾角,也就是进行位置保持。以中星9A卫星为例,它的设计寿命为15年,那么卫星定点后剩余燃料理应可产生至少约750米/秒的速度增量,保证15年正常工作期间卫星不会跳8字舞影响地面信号质量。

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 两颗跳8字舞的卫星,这对通信卫星是大忌。中星9A把未来南北维持保持用的燃料,挪用变轨拯救了卫星

聪明的读者一定想到了:中星9A卫星发射成功后,卫星变轨能力可达约2550米/秒,尤其是定点后仍然有约750米/秒的速度增量。现在中星9A卫星进入错误的轨道,那么用轨道维持的变轨能力来纠偏不就行了么!是的,这就是挽救中星9A卫星的基本原理:朝三暮四!具体地说,从近地点193公里、远地点16357公里的轨道变轨到近地点193公里、远地点35786公里的轨道,需要卫星在近地点速度增加约543米/秒。中星9A卫星能挽救成功,最根本的原因就是提升卫星远地点高度的燃料或者说速度开销,小于将来静止轨道位置维持的开销,换句话说,中星9A卫星设计上带的燃料可以满足异常轨道变轨到正常轨道的需求。诸位读者大可不必惊呼“这也能成功”或是“厉害了我的国”,这样的变轨拯救工作对主要航天大国都没任何挑战。

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转移轨道上的卫星要耗费ΔV削轨道倾角,定点后还需经常进行南北保持的变轨机动,消除出现的轨道倾角

尽管如此,卫星拯救知易行难,毕竟火箭出了故障,是否会造成卫星故障,或是卫星本来就有故障都不得而知。中星9A卫星进入异常轨道后,中国航天科技集团和西安测控中心的工作人员加班加点工作,用两周多时间让卫星变轨定点成功,为拯救工作献上了完美的答案。从上文的理论计算中,我们可以了解到卫星因此消耗了大约10年的轨道维持能力,通俗的说就是卫星寿命损失10年!话虽如此,中星9A卫星主要用于卫星电视直播,而地面终端用的“小锅”对卫星南北位置保持要求并不严格,那么放宽卫星南北位置保持要求,卫星的实际使用寿命可以比5年长得多,但即使乐观考虑,中星9A卫星最多也就用10年。中星9A卫星拯救成功的背后,卫星仍然损失了5到10年的寿命,造成了巨大的经济损失。


中国长征五火箭发射失败震惊世界:网友全炸锅


2017年7月2日19时23分,我国在中国文昌航天发射场组织实施长征五号遥二火箭飞行任务,火箭飞行出现异常,发射任务失利。后续将组织专家对故障原因进行调查分析。

原本,这次发射意味着长征五号运载火箭工程研制圆满收官,进入正式应用阶段。同时,这次发射也是我国在今年下半年探月三期嫦娥五号月球探测器发射前,对“胖五”火箭的最后一次实战演练。

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 相比过去“苗条”型的火箭,长征五号被人们昵称为“胖五”

此前我国液体运载火箭的箭体直径大多为2.25米或3.35米,而长征五号箭体直径达到了5米。相比过去“苗条”型的火箭,长征五号被人们昵称为“胖五”。

“胖五”是我国目前技术难度最复杂、运载能力最大的新一代运载火箭。它由中国航天科技集团公司一院抓总研制,实现了我国液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越,标志着我国运载火箭实现升级换代。

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 “胖五”火箭原计划搭乘我国自主研发的实践十八号卫星上天

作为中国长征系列火箭中的“大块头”,“胖五”具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,能够将我国火箭运载能力提升两倍多。

“胖五”火箭原计划搭乘我国自主研发的实践十八号卫星上天。重达7吨的实践十八号卫星是目前我国研制的地球同步轨道发射重量最重的卫星,应用了激光通信、新型霍尔电推进等系统,将对东方红五号卫星平台的关键技术进行在轨试验验证。

目前我国已明确了8枚“胖五”火箭的发射任务,包括:1、两次探月三期工程的发射任务,其中第一次就是将在2017年下半年进行的嫦娥五号月球探测器发射任务。

2、五次载人空间站工程的发射任务,其中包括首先实施的两次长征五号B型火箭的飞行验证试验发射,以及三次正式发射任务,即1个空间站核心舱、2个空间站实验舱的发射;3、2020年夏季实施我国火星探测器发射任务。

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 中国航天事业风雨兼程60多年,殊为不易

中国航天事业风雨兼程60多年,殊为不易。我们一代代航天人为之付出很多,可歌可泣。自强不息、顽强拼搏、团结协作、开拓创新的中国航天精神已经成为我们伟大民族精神的重要组成部分,激励我们奋力跋涉在新长征路上。

在为这次发射任务失利遗憾痛惜的同时,我们更知中国航天梦并非一帆风顺。

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 作为航天强国,俄罗斯也多次经历失败

从人类涉足太空探索以来,已有半个多世纪了。但进军太空的标志物——火箭发射失败的案例时有发生。这些发射的失败令人感伤。事实证明,进军宇宙绝非易事,即使是像美国和俄罗斯这样的“老牌航天大国”,也难逃发射失败的意外。

2015年,美国火箭三度发射失败,特别是6月28日发射一枚猎鹰9号火箭执行国际空间站货运补给任务,火箭升空2分半钟后突然爆炸解体,携带约2500公斤补给的货舱也被炸毁。

原本计划的火箭回收着陆试验也未能进行。这是8个月内,Space X空间站补给任务第3次失败。今年1月,因火箭降落角度问题在甲板上发生爆炸;时隔2月,火箭又因推进器气压阀失灵而引发爆炸。

作为航天强国,俄罗斯也多次经历失败,其中一次“质子-M”火箭因“结构性事故”发射失败更让人惋惜。

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 20多年前,我们已经历了一次同样的痛

载人航天的发射失败更让人扼腕。美国“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机发射失败,宇航员遇难,更是人类探索宇宙征途中令人悲痛的一页。

俗话说,走路都会摔跤。对于最为复杂、最高精尖之一的航天科技来说,进军宇宙更是不易!一个小环节上的差池就可能导致发射任务失败。

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 发射失利,不会阻挡中国航天事业发展的脚步

发射失利,不会阻挡中国航天事业发展的脚步。20多年前,我们已经历了一次同样的痛,并及时汲取教训,跌倒后很快爬起来,迎来近年来的航天事业辉煌成就!

今天,我们的探月工程,我们的深空探测,我们的航天梦,正在稳步推进。每一次发射,都是坚实一步。

顺利、成功,积累了经验,而失败、失利,须汲取教训。在某种意义上,失败、失利,也是我们前进路上的一步。

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 我们仍选择为中国航天事业加油

“胖五”发射任务失利,但是我们对中国航天没有失去信心!

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 今天,虽然心有遗憾,但是我们仍选择向呕心沥血、牺牲奉献的一代代中国航天人致敬,我们仍选择为中国航天事业加油。对中国航天发射,过去我们关注,今天我们关注,明天我们更关注,更有信心!

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