一年半爬升3.6万公里,美军跟踪俩月多,我国这颗卫星定点成功!

说宇宙寻真理 2024-06-19 12:43:06



我国航空界又传来捷报:北京时间2024年6月10日10时32分,亚太6E卫星在东经135.5°轨道位置(测试轨位)成功定点,这是我国首颗成功发射升空并到达指定点位的全电推通信卫星,得到了来自世界各地的盛赞。

然而,亚太6E的升空过程并不顺利。自去年1月发射后不久,亚太6E卫星就遭遇了主推发动机故障的致命危机;原定在2023年10月到达工作轨道的计划也被迫推迟了大半年……这一切甚至还引起了美国的热切关注,持续追踪了这枚命途多舛的卫星俩月多。

幸运的是,亚太6E卫星最终还是化解了危机,并成功到达了计划点位。这一切的背后,依靠的都是我国的最新技术突破——全电推技术的应用。这项技术到底有什么神奇之处,可以为卫星升空保驾护航?美国对此又为何会如此关注?让我们从亚太6E卫星的艰难升空之旅开始,揭开谜题的答案。

主推发动机故障,卫星举步难行

2023年1月13日2时10分,长征二号丙运载火箭在我国的西昌卫星发射中心成功发射升空,它携带着承载满满期望的亚太6E卫星顺利进入了距离近地点200公里、远地点500公里、倾角28.5°的初始过渡预定轨道,圆满完成了任务。

10天后的1月23日,在西安卫星测控中心的跟踪控制下,卫星的可分离独立推进舱完成了变轨至中间轨道的任务,亚太6E卫星也随之成功变轨至同步轨道。按计划,在随后的约10个月的时间里,亚太6E卫星将在轨道上缓慢运行并逐渐升空,直到达到最终的预定点位——东经134°轨道位置。

亚太6E卫星的发射本身就引起了全世界的瞩目。原因在于,它是东方红三号E(DFH-3E)卫星平台的首发星,这是由我国空间技术研究院研制的、凝聚了我国航空航天最高精尖技术的全新平台。而平台中搭载的全电推进技术更是走在世界前列——这项技术尚且缺少实践的验证,因此,本次卫星发射的成果至关重要。

另外,亚太6E卫星的目标聚焦领域为广阔的东南亚市场,它配置了25个Ku用户波束和3个Ka信关站波束,通信容量约30Gbps,一旦成功进入轨道,将为东南亚地区提供便宜又高效的宽带通信服务,通量达到每秒30千兆字节以上。现如今我国与东南亚地区的合作交流逐渐深化,亚太6E卫星计划的成功将搭建起坚固的友谊桥梁。

然而,天不遂人愿,在成功发射的仅仅几周后,亚太6E卫星就传来了坏消息——卫星的主推发动机出现了无可挽回的严重故障!主推发动机作为航天器的主要动力源,它的故障意味着航天器将寸步难行。这给我们的卫星任务带来了严重的阻碍,甚至震惊了世界航天界!

毕竟,我国这样的航天航空大国,拥有如此高精尖的航空技术,云集了如此众多的世界顶尖人才,在发射卫星时都会遭遇如此问题,又更何况其他的航空小国呢?传统卫星推进系统的可靠性也因此再次受到了业界的怀疑,人类的航天器推进,已经亟待寻找更多的出路!

难道亚太6E卫星的升空计划会因为主推发动机的故障而破产吗?答案是否定的。

幸运的是,虽然主推发动机用不了了,但卫星还搭载了离子和霍尔两种新式电推发动机。它们的推力虽然不如传统的主推发动机那么大,作为新式推进手段也缺少更多的实践证明,但我国的科学家对其抱有高度的自信,相信在长时间的运作下,它们仍然可以把卫星送上天。

美国投来了目光,却不小心“跟丢了”!

亚太6E卫星主推发动机故障的消息一经传出,就引起了世界范围内的广泛关注。在各大社交媒体上,最初的舆论氛围比较悲观,讨论“卫星在失去主推发动机后,还能顺利完成任务吗?”的声音不绝于耳,也不乏有网民认为这是对中国技术,甚至是对中国的耐心和决心的巨大考验。

美国自然也投来了目光。中美两国作为世界航天航空大国,双方都拥有强劲的技术,在一定程度上是竞争对手关系,当然也会非常注意对方的动向。亚太6E卫星从发射之初就倍受美方关注,从进入天空的第一秒就受到了美方的严密追踪。此次异常情况,也没有逃过美方的视线。

从商业角度来说,亚太6E卫星服务于东南亚市场,这对于中国来说有着极高的商业价值,而从另一个角度看,当然也就不利于美国在东南亚展开更多的商业活动。而商业应用价值往往与军事价值联系紧密,在我们与东南亚地区展开友好往来的同时,这对于美国来说也是一个巨大的隐患。

此外,当今社会太空竞争越发激烈,亚太6E卫星运用了新颖的全电推技术,一旦这种技术在中国展开大规模应用,将大大提升中国的航天航空水平,甚至改变世界太空竞争格局。太空竞争是一个“谁先吃到螃蟹”的问题,谁先抢占先机,谁就会拥有不可超越的优势——美国见此情况当然坐不住了。

我国的卫星推进出了问题,无论是想吸取经验教训也好,或是看笑话也罢,总之美国对亚太6E卫星的动向保持着高度的关注。

为了应对这一前所未有的挑战,亚太6E卫星的控制组织迅速调整了策略,决定直接放弃主推发动机的动力,转而依靠离子和霍尔电推进系统实现卫星的升空。电推技术与自主飞行全电推变轨技术紧密相连,两种技术的通力合作,帮助亚太6E卫星度过了难关。

此后亚太6E卫星的升空再次风平浪静,美国暴露却出了新问题——2023年7月下旬,美国哈佛-史密森天体物理中心的卫星专家乔纳森·麦克道尔在社交媒体上表示:“我们已经4个月没有获得如此大物体的任何数据”,这一发言引起了轩然大波。

也就是说,早在3月份,在亚太6E卫星遭遇险境后的关键爬升阶段,美国就丢失了对卫星的追踪,失去了跟踪数据。天上这么大个东西也能跟丢?这样的情况看似不合理,却反应出了美国太空监测能力的局限,以及亚太6E卫星轨道设计及爬升技术的精妙,更是把世界的目光再次聚焦于了中国的电推技术上。

电推技术到底有啥好?绕不开东三E平台

作为亚太6E卫星的搭载平台——东方红三号E(DFH-3E)平台,亚太6E卫星的化险为夷与其平台的杰出设计脱不开关系。东方红三号E平台(简称东三E平台)是由中国航天科技集团五院推出的全新卫星平台,它瞄准了中小型国家的中小型通信卫星的发射需求,兼具价格优势与技术突破,有着非常可观的前景。

东三E平台采用了全电推技术,利用电能将惰性气体(如氙气)电离成由离子和电子组成的等离子体,在电场的作用下,使离子加速喷出,从而产生巨大的推力。全电推技术分为离子和霍尔推力器两种,前者推力较小,后者推力较大。

利用全电推技术,可以极大地减少飞行器的燃料重量。相比传统的化学推进来说,全电推技术消耗的推进剂仅为其十分之一,这意味着,飞行器的有效载荷将大大提升。原本飞三四趟才能携带上天的物资利用全电推技术后,可能只需飞一趟,且更多的有效载荷还可以用在升级飞行器的功能上。

此外,消耗的燃料量减少了,通信卫星的寿命就可以突破15年的上限,延长至18到20年。也就是说,如果全电推技术可以得到广泛应用,我国的航空航天成本将大大降低,效率将大大提升,在太空竞赛中可以抢夺更多的先机。

除了全电推技术外,东三E平台还在智能化管理上下了大功夫。在进行智能化升级后,平台可以实现自主轨道测量、自主轨道转移、自主星上故障诊断及处理、自主任务管理及自主位置保持等功能,大大减少了对地面测控系统的依赖,增强了卫星在爬升过程中的抗风险能力。

正是因为有着全电推技术和智能化管理技术的应用,亚太6E卫星才能在面对主推发动机故障如此严重的问题时,最终化险为夷,甚至创造利用电推技术推动4吨多重的航天器爬升近3.6万公里的高度的奇迹——这无疑是我国航天航空的巨大成就。

人类社会已经进入信息时代,全球各国无论大小,对通信的需求都在爆炸式增长。正在发展中的中小型国家对通信卫星的需求日益旺盛,这孕育出了巨大的国际市场。

电推技术的应用可以有效降低卫星发射的成本,提高卫星发射的效率,延长卫星使用的寿命,无疑可以满足国际市场对于卫星日益旺盛的需求。在亚太6E卫星成功到达预定位置后,我国的电推技术应用的水平得到了国际社会有目共睹的验证,也必然可以在国际上占有更多的市场,推动全球航天事业的绿色发展!

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