现代人出行都离不开导航,但很少有人想到,屏幕里那个为我们指明方向的小箭头,背后却是一群人在3.6万公里的高空上,夜以继日地替我们守着,当危险来临时,也是这群人挡在最前面,用自己的智慧规避风险。
央视在10月8日中国航天事业创建70周年这天,披露了一段压在档案里6年的往事,2020年3月,北斗三号全球组网进入最后冲刺阶段,一颗卫星在太空中差点出了大事,西安卫星测控中心的团队用了13个昼夜,硬是把这颗卫星从失控边缘拉了回来。
事情的起点很平常,2020年3月9日,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心升空,把北斗三号GEO-2卫星送入了近地点200多公里、远地点3.6万多公里的大椭圆轨道。
这颗卫星是北斗三号组网的倒数第2颗,按计划要在几天内完成5次变轨,爬升到约3.6万公里的地球静止轨道,再悬停下来与地球同步旋转,它承担北斗组网冲刺阶段关键任务。
发射第2天,第1次变轨一切正常,问题出在第2次变轨,主发动机持续点火10多分钟后,地面测控大厅的屏幕上,遥测数据出现异常,卫星姿态开始持续变化,且幅度不断扩大。
西安卫星测控中心高级工程师王鑫后来回忆,若姿态异变触碰安全门限,整颗卫星可能彻底失控,姿态失控会损坏星上器件,还可能中断天地通信,地面既发不出指令,也收不到数据。
王鑫没有犹豫,第一时间下达了紧急关机指令,关闭了卫星的主发动机,随后,团队开始紧急排查故障原因。
最终定位到的故障点让人倒吸一口凉气:发动机大喷管的喉部靠近上游的位置,出现了一个类似烧蚀的击穿。
这个位置有多关键?主发动机工作时,推进剂点燃产生的高温高压气流,要从喷管喉部高速喷出才能产生推力,这个部位要承受极高的温度和压差。
喉部一旦被烧穿,推力方向就会偏斜,卫星姿态就会紊乱,情况严重的话,整颗星都可能报废。
更棘手的是,这颗卫星当时还卡在近地点只有6000公里的过渡轨道上,距离3.6万公里的目标位置差了整整3万公里,而主发动机,是它爬上去的唯一大推力来源,这台发动机已经不能用了。
就在团队一筹莫展时,王鑫提出大胆想法,放弃主发动机,改用功率小得多的姿控小发动机,多台协同工作,组合接力,把卫星轨道一点一点抬上去。
她提到,8B推力器已无法满足高轨抬升和长时间工作要求,必须用6A、6B或7A、7B,三组推力器组合使用,并精心设计轨道控制方案,同样能把卫星抬升到地球静止轨道。
方案看似简单,实则是在从未验证的边界上走钢丝,小发动机原本只用于微调姿态,组合工作协调精度极高,2020年3月疫情紧张,飞控与研制团队分处两个工作厅,只能靠电话和调度沟通,难度更大。
接下来的13个昼夜,王鑫和团队成员几乎没有合眼,每一次小发动机点火之后,地面团队要等遥测数据传回来,分析,计算下一步的参数,再发指令,再等数据回来。
就这样一轮一轮地推进,那颗卫星在3.6万公里外的太空中,在一台台小推力器的组合接力下,慢慢往上爬。
最终,这颗卫星安全定点于地球静止轨道,2020年7月31日,北斗三号全球导航系统正式开通服务。
央视选择在航天事业70周年这个节点披露这段往事,有它的考量,一件事发生在6年前,6年后才说出来,航天系统有自己处理信息的方式。
出了问题先扛过去,等时机成熟了再讲,这次选在70周年说出来,本身就说明这件事足够重要。
从旁观者的角度看,这次抢救最值得关注的不是“成功了”这个结果,而是那个无解局面里有人提出了没有先例的解法。
用小发动机替代主发动机完成轨道抬升,在当时的条件下没有任何现成经验可以参照,做这个决定的人,要承担的压力远比技术难度本身更大。
整个北斗三号的组网计划都在等这颗星就位,用一条没人走过的路去救一颗关键节点的卫星,万一失败,不只是这颗星没了,整个工程的进度都会受影响。
好在结果是好的,今天北斗系统在轨运行卫星数量已经达到50颗,空间信号精度优于2米,全球定位精度优于10米。
这些数字背后,是无数个像2020年3月那样的日夜堆出来的,我们每天打开手机看到的那颗蓝色小箭头,稳当当地指着方向,而那份稳当,是有人在3.6万公里外一点一点守出来的。
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