我國成功拯救發射失利的兩顆探月衛星,細節首次公開
更新于:2025-04-16 20:36:19

IT之家 4 月 16 日消息,2024 年 3 月 13 日,我國在西昌衛星發射中心發射 DRO-A / B 衛星,長征二號丙運載火箭一二級飛行正常,但上面級(遠征一號 S)飛行異常,衛星未能準確進入預定軌道。

在中國科學院今日主辦的地月空間 DRO 探索研究學術研討會上,科研團隊介紹了中科院 A 類戰略性先導專項“地月空間 DRO 探索研究”取得的部分重要成果,首次從官方角度披露了如何拯救這兩顆發射失利的衛星,並首次公佈了衛星“負傷”現場:其太陽翼呈近 90° 彎折,如同折斷的翅膀,卻在深空背景下倔強舒展著。

據官方介紹,在發現“飛行異常”後,一支平均年齡不到 34 歲的科研團隊進行一場持續 123 天、850 萬公里的太空救援行動,還有幾位學生也參與到“太空救援”中,甚至包括 00 後博士研究生。

據介紹,DRO-A / B 雙星組合體被“甩”入遠地點僅 13.4 萬公里的“絕望軌道”。據IT之家所知,原計劃軌道位於 29.2 萬公里的高度,這意味著兩顆衛星要依靠僅有的一點動力實現超大規模的軌道跨越。

問題並不僅限於此。地面測控數據顯示:重達 581 公斤的雙星組合體以每秒超過 200 度的速度瘋狂翻滾,遠超常規衛星承受極限,離心力足以將太陽翼像紙片般撕碎。

地面測控團隊於 3 月 14 日凌晨啟動緊急處置,通過交替使用雙星發動機噴氣消除旋轉,並在 7 小時內實現衛星姿態穩定。

地月大救援的第一關堪堪闖過,新的危機隨之顯現。遙測數據顯示,DRO-A 衛星太陽翼可轉動但無法鎖定,DRO-B 衛星太陽翼則完全“脫位”,這意味著衛星隨時可能因能源耗盡淪為太空垃圾。科研團隊緊急開展了一系列操作,通過週期性調整衛星姿態維持能源平衡。

值得慶幸的是,太陽翼發電正常。飛控團隊緊急開展了一系列操作,例如注入姿態控制指令,通過反覆調整對日姿態、平衡蓄電池充放電…… 最終讓“受傷”的太陽翼“追光充電”。

第二關驚險渡過,但真正的考驗才剛剛開始。科研人員 40 小時不眠不休,得出結論:衛星必須在 120 小時內完成首次軌道機動,否則將永遠失去進入 DRO 的機會。

面對軌道高度嚴重不足和燃料有限的困境,團隊於 3 月 15 日決定雙星不分離,採取交替使用燃料的軌道抬升策略:

  • 3 月 18 日 12 時 42 分,第一次應急處置軌道控制啟動,遠地點抬升至 24 萬公里。
  • 3 月 23 日完成第二次機動,軌道高度達 38 萬公里。
  • 4 月 2 日成功實施奔月機動,進入低能地月轉移軌道。
  • 7 月 15 日完成 DRO 入軌機動,衛星進入預定軌道。

最終,團隊以傳統方案 20% 的燃料消耗,完成這場跨越約 850 萬公里的絕地反擊。這個距離相當於在地月之間走了 11 個來回,同時也驗證了 "以時間換燃料" 的創新設計理念。

8 月 28 日,DRO-A / B 雙星組合體成功分離,雙星互相拍照。

8 月 30 日,DRO-A / B 衛星與 2024 年 2 月發射的 DRO-L 衛星成功構建 K 頻段星間鏈路。至此,全球首個基於 DRO 的地月空間三星星座成功實現在軌部署,實現三項國際首次突破:

  • 國際上首次實現航太器 DRO 低能耗入軌。
  • 國際上首次驗證 117 萬千米 K 頻段星間 / 星地微波測量通信鏈路。
  • 國際首次驗證地月空間衛星跟蹤衛星定軌導航新質能力。

同時,天基測定軌技術也完成了突破(3 小時星間數據達到傳統 2 天地基測量精度)。據監測,雙星組合體最終軌道遠地點達 58 萬公里,超越地月平均距離。

目前,我國構建的三星星座已穩定運行 200 余天,成功開展伽馬射線暴探測、原子鐘在軌驗證等科學實驗。

該星座作為地月空間 "天然良港",具備低能耗駐留、全域可達等特性,未來可為月球基地導航、深空探測提供支撐。

據中國科學院空間應用工程與技術中心研究員王文彬介紹,這項成果在國際上首次驗證了利用衛星跟蹤衛星,而不是地面去跟蹤衛星,相當於是把傳統的地面站變成了一顆衛星,放到了一個低軌的軌道上,為我國未來的地月空間探索,包括深空探索開闢了一個新的技術途徑,更多地去服務於地月空間的各種各樣軌道的定軌、導航、授時,為我國將來開展大規模地月空間商務工作提供了一個高效的解決方案。