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澳门威利斯人608cc精细管理让卫星延年益寿,王宝华和卫星打了27年交道

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西安卫星测控中心神舟十一号搜索回收任务演练场景。西安卫星测控中心供图

测控人员正在调试设备。 西安卫星测控中心供图

茫茫太空,浩瀚无垠,像一部“天书”,蕴藏着无穷的奥秘;一颗颗人造卫星遨游太空,像一位位“使者”,传递天地间的话语。

过去一个月里,中国航天几乎是在全球公众面前上演了一场反转剧:6月19日,传来火箭发射异常的消息,中星9A卫星未能进入预定轨道;7月5日,航天人通过轨道调整,又将这颗卫星从半空中救出,送入预定轨道。

说起航天,人们往往先想到烈焰飞腾、大地震颤的火箭发射景象。这只是航天任务的序幕,卫星进入预定轨道,工作才真正开始。

这些卫星看似“高大上”,实际上却很“娇气”,太空中任何突发情况都有可能将其置于险境。

消息公开后,一个充满神秘色彩的单位再次走进公众视线:中国西安卫星测控中心我国组建最早、规模最大、功能最全的航天器测控与管理中心。正是该中心主导了这次天地之间的营救事件。

卫星在轨运行时间不等,长的能达到十多年。虽然身处太空,它们却并非孤军奋战,而是时刻接受着地面的管理,管理质量在很大程度上决定着卫星的效能。

有这么一个群体,他们常常仰望星空,用心守护着一颗颗卫星安全运行,他们就是西安卫星测控中心的“牧星人”。

鲜为人知的是,在此之前,这里就曾成功抢救过10余颗重大故障卫星,并长期管理着我国几乎所有的航天器目前已超过100多颗卫星。也因此,这个中心被称作中国卫星大管家。

中国西安卫星测控中心承担着我国所有在轨航天器的长期管理,目前对百余颗在轨卫星进行着日常遥测监视、轨道控制、故障诊断与维修等,堪称中国卫星大管家。近日,记者来到该中心,亲身探秘了大管家的工作日常。

作为“牧星人”,王宝华和卫星打了27年交道,对待卫星如同自己的孩子,卫星的一举一动王宝华都有“心灵感应”。

近日,中国青年报中青在线记者走进中国西安卫星测控中心,试着了解这些太空牧星人,以及卫星发生故障时,这里上演的一场场起死回生、力挽狂澜的天地大营救。

精细管理让卫星延年益寿

一次,在执行某型号卫星测控任务中,工作刚满10年的王宝华,还是一名遥控操作手。卫星发射后,值班员突然报告:“储箱压力急速下降,超出正常范围!”

拯救中星9A,比常规抢救节省100公斤燃料

2009年9月9日,西安测控中心某机房里充满了欢乐。一场生日会正在这里举行。

气氛一下子紧张起来。大家焦急地等待下一步指令。王宝华镇定自若,迅速编写出各种指令。

尽管已经过去半个多月,但说起中星9A,牵头负责营救工作的西安卫星测控中心测控技术部副总工程师杨永安仍有些激动:这次应急处置技术难度大、风险高、过程复杂,有很多不确定因素,遇到的技术难题和最后采用的抢救方案,都是前所未有的。

精致的蛋糕上,蓝色奶油雕琢出美丽的地球,黄色柠檬勾勒出中国版图,白色卫星上镶嵌着用巧克力制作的太阳能帆板。数十名科技人员唱着生日歌,却不见寿星现身。

“关机!”指挥部一声令下,王宝华迅速把准备好的指令输入,仅用几秒钟就重新控制卫星飞行。

6月19日0时11分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭发射中星9A广播电视直播卫星,发射过程中出现异常,卫星未能进入预定轨道。

原来,大家是在给实践六号A/B双星过5周岁生日。这对设计寿命原本只有两年的双胞胎,在科技人员的精心呵护下,仍在太空翱翔。

“好险!如果当时再晚几秒,卫星就会偏离控制范围,不能正常入轨。”回想起当时的情景,王宝华仍心有余悸。

西安卫星测控中心技术部负责轨道控制的工程师孙守明告诉中国青年报中青在线记者,中星9A的预定初始轨道远地点高度为4.2万公里,而卫星实际入轨后初始轨道远地点高度只有1.6万公里,相差了2.6万公里,如此大的入轨偏差,以前很少遇到。

2005年的一天,B星型号主管李方正在该卫星入境后,发现其姿态出现严重偏差,不尽快解决,它有可能失去功能。

卫星抢救,对测控人员来讲是一场“天地营救”的攻坚战,强度高、压力大、节奏快,对技术水平和身体素质都是巨大的考验。航天测控涉及几十个主干学科、数百个专业、几千个岗位,每一个环节都不允许出现疏漏。

不过这在孙守明看来并非真正意义上的失败。包括他在内的牧星人可以在地面控制卫星,利用卫星自身携带的推进剂实施变轨控制,使卫星最终进入同步轨道。

卫星过境只有十分钟时间。李方正迅速对它进行省电维护,并组织同事开展会诊,在最短时间内摸清了问题所在,制定出详细处理方案,最终让卫星恢复了活力。

2010年,鑫诺六号通信广播卫星在西昌卫星发射中心成功发射,按计划测控中心需要对卫星进行首次轨道控制。王宝华细心地发现卫星高压气路压力参数异常,经过分析判定为卫星氦气泄漏,便将情况迅速报告给指挥部。

但棘手的是,如何通过测控手段,让茫茫太空中的卫星,回到它原本要去的位置。

时至2017年,这对老寿星已经超期服役了11年。科技人员帮助它们发挥出最大潜能,给国家带来了上亿元的额外效益。

“进行应急变轨!”指挥部发出指令。

澳门威利斯人608cc,如果按照预案中的措施进行抢救,卫星远地点轨道高度至少要高于2万公里,而中星9A的远地点高度仅有1.6万公里。孙守明说,虽然大家积累了不少卫星抢救、应急变轨的经验,但这种情况在历史上尚属首次,操作起来有许多新难题。

中心航天器长期管理部主任刘军介绍,在科技人员的精细管理下,我国近半数卫星实现了超期服役。

参试人员都清楚,这对卫星是至关重要的“抢救”,如果失败,卫星的氦气将泄漏殆尽,最终完全失效。

牧星人最终的选择是,通过卫星自带的发动机在近地点点火,尽量抬高远地点高度到同步轨道实现自救,以完成三级火箭未竟的事业。

远程体检让卫星健康平安

执行应急变轨的发动机一点火,卫星就出现姿态不稳定、抖动频繁等情况,最终被迫紧急关机,第一次应急变轨的最佳时机眼看就要错过。

值得一提的是,在这个新方案中,牧星人选择了一种最省燃料的变轨策略。按照杨永安的说法,如果在整个变轨过程中,卫星燃料耗尽,那么就算把卫星送到定点位置,也会成为一颗死星。

生活中,谁都难免闹个病,天上的卫星也是如此。卫星在轨诊断与维修技术因而成为航天大国的重点研究领域。

“必须变轨,否则卫星会失去抢救机会。”王宝华迅速对控制参数进行修正,不到一分钟,发动机再次点火。

我们要做的,不仅是要把卫星送到预定位置,还要让它尽可能地活下去。他说。

地上人诊断天上星绝非易事。随着在轨卫星数量不断增多,大数据将为提高远程诊断维修能力起到重要支撑作用。为此,西安测控中心以打通在轨卫星实时信息天地链路、建设卫星信息数据库为重点,全力获取卫星的行医资格证。

几分钟后,指挥大厅播报:“第一次应急变轨成功!”随即,大厅里响起了雷鸣般的掌声,这意味着鑫诺六号通信广播卫星已脱离“生命危险”,测控人员有了充足的时间进行后续抢救工作。

7月5日21时,经过西安卫星测控中心16天的抢救,在实施10次轨道调整、6次定点捕获后,中星9A成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道抢救工作成功。

我们收集整理了国内外1800余次故障案例,建立10多万条诊断知识,自主研发了航天器故障诊断专家系统,解决了航天器微小故障发现晚、分析慢、定位难等难题。高级工程师李卫平说,该系统运行以来,累计发现并解决了卫星电源系统安全模式异常、充电阵异常等故障数百起,许多故障被消灭在萌芽状态。

近年来,随着我国在轨卫星数量不断增加,卫星异常情况处理也变得更加频繁。尽管王宝华对卫星测控工作已不再陌生,但她始终坚持每一次发射都是从零开始,从严把关,谨慎细心。王宝华常说:“卫星如同我们的孩子,是有生命的,每一条曲线、每一串数据、每一个字符,都是它们的语言,它们在太空翱翔,我们在地面为它们‘保驾护航’。”

杨永安说,这次抢救首次实现了我国地球同步卫星转移轨道段的近地点变轨,大大提高了对卫星异常情况下变轨控制的能力。

记者了解到,该中心还研发了航天器故障预测系统,可对我国所有在轨卫星的温度、电流、电压、功率、压力参数状态趋势进行中长期预测,为卫星故障前兆早发现、故障规避和状态恢复提供技术支持。

他还透露,在整个应急变轨控制过程中,卫星推进剂实际消耗量远远低于预期。测控中心工作人员提出的抢救方案与常规抢救方法相比,为卫星节省约100公斤燃料。

天地营救让卫星起死回生

卫星一旦出事,救不回来就沦为太空垃圾

说起双星抢救,西安测控中心科技人员无人不晓。

这只是牧星人拯救卫星的一个缩影。

2006年10月23日深夜,高级工程师韩忠民接到电话:某卫星姿态失控,下行信号时有时无,地面发送的遥控指令星上基本不执行。

根据西安卫星测控中心披露的数据,迄今为止,该中心先后参与抢救了10余颗重大故障卫星。

此后,韩忠民和同事们精心设计了20多个应急遥控作业,其中磁控抢救作业就更改了十几个版本;先后发送遥控指令4216条,完成了1532块数据的注入。69天后,远望号测量船在南半球上空捕获卫星,成功注入遥控指令,让它起死回生。

熟悉航天的人都知道,对任何一颗卫星来说,点火发射只是拉开了其飞天使命的帷幕。每当烈焰飞腾、大地震颤、直刺青天的景象过后,卫星还要在地面测控系统的跟踪、测量与控制下,进入预定轨道,此后,这颗卫星才真正开始工作。

大家没能轻松多久。2007年2月3日,一颗发射不久的北斗卫星与地面失去联系,连续17天接收不到下行信号。抢救小组进行了数十次尝试,连它飞到哪了都没找着,更别说确认姿态。许多人认为这颗星已彻底失控,救活的可能性微乎其微。

相应地,卫星在轨运行管理大戏上演,牧星人开始担任主角。卫星在轨运行,短则一两天,长则10年以上,运行时间较长的卫星被称为长期在轨卫星。时间越长,对地上牧星人的考验也就越大。

借助一套刚刚建成的探测系统,科技人员终于找到了故障星。他们抓住时机持续跟踪,准确掌握了卫星的运行轨道和姿态。在持续60天的抢救中,中心共有上千名科技人员参与,发送遥控指令十几万条,最终奇迹般地让卫星复活。

西安卫星测控中心航天器长期管理部主任刘军给出一个形象的说法:地球周围环绕着电视转播、气象预报等大量卫星和太空碎片,在这些拥挤不堪的太空轨道上,一旦发生碰撞后果很难想象。加之航天器运行速度是高铁的几十倍,即使撞上很小的物体,也很可能粉身碎骨。

从姿态紊乱失控的中巴地球资源卫星、氦气泄漏的鑫诺六号、持续翻滚的海洋二号,到最近重返轨道的中星9A,西安测控中心完成了一场场力挽狂澜的天地营救,成功救回十多颗重大故障卫星,为国家挽回了数十亿元经济损失。

这就需要长期管理人员,每分每秒盯着这些卫星,如果卫星发生异常,不能有效注入控制指令,卫星无法转入正常运行姿态,造价不斐的卫星,就将沦为毫无用处的太空垃圾。

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至今,西安卫星测控中心技术部高级工程师韩忠民还记得,2006年10月23日深夜,自己刚躺下不久,家里的电话突然响了:我国一颗遥感卫星出问题了姿态失控,下行信号时有时无,地面发送的遥控指令卫星基本不执行。

彼时,这颗卫星已经在轨运行了180天已经不是一颗新星了。只是突然之间,卫星就像断了线的风筝,失联了!

包括韩忠民在内的牧星人,足足花了69天,才把这颗卫星抢救过来。

让人没想到的是,这场战役刚刚结束,另一场战役又随即打响。2007年2月3日,刚发射不久的一颗北斗卫星也跟着出现故障。

与上一颗卫星抢救有所不同,这颗星压根儿就没有下行信号,连卫星到底在哪儿都不知道。当时不少业内人士认为,这颗卫星已经彻底失控,起死回生的可能性微乎其微。

牧星人不愿放弃。又一个60天,抢救工作得以成功。

韩忠民说,这两次抢救任务间隔时间短、持续时间长、技术难度大,都创造了我国航天历史之最。

很多卫星在超期服役,给国家节省资金上亿元

当然,一个不可避免的问题是,拯救卫星需要消耗燃料,一旦燃料耗尽,卫星就会因失去轨道修正能力,逐渐报废。牧星人则会变着法地节省燃料,让卫星延年益寿。

工程师李方正至今记得,2009年9月9日,他所在的西安卫星测控中心过了一个别开生面的生日会:桌上摆放的生日蛋糕,由蓝色奶油雕琢的地球,黄色柠檬勾勒的中国版图,巧克力制作的太阳能帆板,镶嵌在白色卫星上生日的主角是实践六号A/B双星。

这一天,这两颗正在万里高空翱翔的寿星年满五周岁而卫星原本设计寿命只有两年。如今这对卫星已超期服役10多年,是名副其实的老寿星。

这也并非个案。中国青年报中青在线记者从西安卫星测控中心了解到,目前还有很多卫星都在超期服役。

按照刘军的说法,卫星超期服役就相当于一颗卫星干了多颗卫星的工作,由于卫星制造、发射成本高,测控人员的精测妙控相当于给国家节省大量资金,如果再算上抢救来的10多颗卫星,就已经为国家挽回了数十亿元的经济损失。

就在去年6月,中国卫通公司一行3人专程来到西安卫星测控中心,赠送锦旗,对后者消除某卫星通信转发器干扰问题表示感谢。

刘军还记得,当时卫通公司一位负责人提到,消除干扰的任务完成后,受影响的卫星十几兆珍贵的通信带宽资源得以释放,直接经济效益上千万元。

我们谁都不能否认,航天事业具有高风险、高投入的特性。受空间环境干扰与设备、器件寿命等因素影响,在轨卫星故障时有发生,保护这些宝贵的国家太空资产,是我们这些牧星人的使命。刘军说。

事实上,随着我国在轨卫星数量的不断增多,卫星故障率也随之增加,迫切需要提高卫星远程诊断维修能力。

西安卫星测控中心航天器长期管理部高级工程师李卫平说,牧星人专门按照信息化、可视化、快速化三个步骤攻坚,获取了卫星诊断维修的行医资格证。

几年前,西安卫星测控中心管理卫星约为80多颗,卫星故障率为每天2.7次;按照该中心最新披露的数据,2017年,卫星数量大幅增加,故障率却下降了50%。

李卫平告诉中国青年报中青在线记者,近几年为适应建设航天强国的形势要求,该中心利用人才资源优势加强相关研究,这其中专门收集整理国内外千余次故障案例,建立10多万条诊断知识,自主研发了一套航天器故障诊断专家系统。据他透露,这套系统运行以来,累计发现卫星各类故障几百余起。

相应的是,几百余起卫星故障被消灭在萌芽状态。

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