中星9A衛(wèi)星是如何自救的？
2017-07-07 16:18:12 觀察者網(wǎng)據(jù)中國航天科技集團(tuán)公司官網(wǎng)消息，6月19日，長(zhǎng)征三號(hào)乙遙二十八火箭發(fā)射中星9A衛(wèi)星過程中運(yùn)載火箭出現(xiàn)異常，未能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。中航科技集團(tuán)公司在西安衛(wèi)星測(cè)控中心的密切配合下，通過準(zhǔn)確實(shí)施10次軌道調(diào)整，衛(wèi)星于7月5日成功定點(diǎn)于東經(jīng)101.4°赤道上空的預(yù)定軌道。目前，衛(wèi)星各系統(tǒng)工作正常，轉(zhuǎn)發(fā)器已開通，后續(xù)將按計(jì)劃開展在軌測(cè)試工作。
衛(wèi)星動(dòng)用自身的燃料在近地點(diǎn)點(diǎn)火抬升到遠(yuǎn)地點(diǎn)就算自救成功。因?yàn)橐话阃ㄐ判l(wèi)星為了保證能正常工作十幾年，攜帶了大量燃料，衛(wèi)星可以使用這些燃料，完成三級(jí)火箭”未盡的事業(yè)“。當(dāng)然，這樣做必然會(huì)損耗衛(wèi)星的壽命，而事實(shí)上中星9A也是這么做的。讓我們來看看它是怎么一步一步往上爬的吧！
首先需要解答一下為什么變軌選擇在近地點(diǎn)而不是其他地方？
簡(jiǎn)單的說，是為了最省燃料。近地點(diǎn)是航天器繞地球運(yùn)行的橢圓軌道上距地心最近的一點(diǎn)。在近地點(diǎn)加速，會(huì)抬高遠(yuǎn)地點(diǎn)，這是最節(jié)省燃料的改變軌道高度的方法。在軌道的其他位置變軌，不但浪費(fèi)燃料，并且會(huì)改變軌道的其他參數(shù)，給地面測(cè)控跟蹤帶來麻煩。
因長(zhǎng)三乙火箭三級(jí)的工作異常導(dǎo)致其未能提供足夠的動(dòng)力把中星9A送到指定高度（藍(lán)色為火箭異常所致的實(shí)際送達(dá)軌道，紅色為火箭計(jì)劃的目標(biāo)軌道）
那么問題來了，中星9A如何在近地點(diǎn)進(jìn)行變軌運(yùn)動(dòng)呢？
（圖片來自百度）
首先要確保中星9A在近地點(diǎn)點(diǎn)火加速，在短時(shí)間內(nèi)提高其速率，使衛(wèi)星進(jìn)入橢圓形的轉(zhuǎn)移軌道，如果一次變軌不夠，再來一次，直至其抵達(dá)目標(biāo)軌道。
中星9A衛(wèi)星任務(wù)目前的軌道參數(shù) （來源：航天愛好者網(wǎng)-林曉弈）
根據(jù)目前拿到的軌道參數(shù)，中星9A在6月19日中午在近地點(diǎn)點(diǎn)火，一口氣抬升了一萬多公里（示意圖中的黃色軌道），淚目！
（來源：航空航天港）
中星9A截至6月19日19點(diǎn)23分的位置信息（來源：航天愛好者網(wǎng)-林曉弈）
接下來它需要繼續(xù)努力變軌，push自己到達(dá)長(zhǎng)三乙計(jì)劃到達(dá)的火箭目標(biāo)軌道（示意圖中的紅色為衛(wèi)星變軌后的火箭目標(biāo)軌道）。
當(dāng)?shù)竭_(dá)火箭目標(biāo)軌道后，為了使中星9A進(jìn)入同步軌道，在衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)必須再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使其所需要的離心力增大到與最終位置的萬有引力相等，這樣中星9A才能順利進(jìn)入同步軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而最終實(shí)現(xiàn)自救。
中星9A的自救示意圖
小插曲：其實(shí)說到衛(wèi)星自救，美帝的技術(shù)倒也是可以借鑒一二的，畢竟人家比直接抬高軌道更加節(jié)約燃料。（出處：說到衛(wèi)星自救，還請(qǐng)大家看看美帝的技術(shù) ）
1997年12月25號(hào)，俄羅斯人為美國休斯衛(wèi)星公司（現(xiàn)在叫做波音衛(wèi)星公司）發(fā)射的亞洲3號(hào)，結(jié)果火箭的末級(jí)故障，把衛(wèi)星扔在了一個(gè)高傾斜角的沒用軌道上。地面計(jì)算的結(jié)果表明，衛(wèi)星的全部燃料也不足以把衛(wèi)星送入正確軌道。為此保險(xiǎn)公司還進(jìn)行了全額賠付。
然而……休斯衛(wèi)星公司并不甘心，他們憑借美國在阿波羅登月時(shí)期建立的強(qiáng)大深空探測(cè)能力，設(shè)計(jì)一個(gè)大膽的計(jì)劃——“月球引力彈弓”，也就是說把衛(wèi)星推向月球，然后用月球的引力把衛(wèi)星拉回來。
自救日記：
1998年5月8日，休斯衛(wèi)星公司操作ASIASAT 3 （因?yàn)楸ｋU(xiǎn)公司已經(jīng)賠付，這顆衛(wèi)星已經(jīng)屬于保險(xiǎn)公司財(cái)產(chǎn)，被更名為HGS-1）點(diǎn)火，讓衛(wèi)星向月球飛去。
1998年5月13日，衛(wèi)星從月球上空6200公里的地方掠過。
1998年5月16日 衛(wèi)星在近地點(diǎn)再次飛過，進(jìn)入了一個(gè)遠(yuǎn)地點(diǎn)為488000公里的超級(jí)軌道。一般來說，遠(yuǎn)地點(diǎn)為36000公里稱為轉(zhuǎn)移軌道，42000公里就是中國火箭的所謂超轉(zhuǎn)移軌道，而這個(gè)超級(jí)軌道的十倍于超轉(zhuǎn)移軌道，軌道最遠(yuǎn)端在月亮軌道的外側(cè)。
1998年6月1日再次飛臨地球，然后在控制下再次向月球飛去。
1998年6月6日衛(wèi)星在月球表面36000公里的地方再次飛過。
1998年6月14日衛(wèi)星再次飛臨地球，在休斯的控制之下，衛(wèi)星減速“停泊”在太平洋上空，軌道高度正好是地球同步軌道的36000公里。到此月球引力彈弓計(jì)劃大獲成功，休斯公司完成了一個(gè)被認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)，把一個(gè)被認(rèn)定為廢棄的衛(wèi)星重新送回了軌道。
亞洲衛(wèi)星公司用保險(xiǎn)公司賠付的錢，又向休斯訂購了一顆衛(wèi)星，這就是今天的“亞洲三號(hào)”，只不過它的英文名字不再是ASIASAT 3 而是 ASIASAT 3S，這個(gè)衛(wèi)星于1999發(fā)射，設(shè)計(jì)運(yùn)行16年，然而，今天這個(gè)衛(wèi)星仍在運(yùn)行中。
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