卫星不能进入预定轨道就代表发射失败了,这句话是没问题的。这只是描述了当前的一个现状。但并不代表这颗卫星无法发挥其作用,带来的影响可能是寿命降低或者功能受限,不如预期而已。

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但是火箭将卫星送入了预定轨道,发射是成功的,但是卫星的主发动机坏了,本来打算依靠卫星自身动力来调整轨道高度、倾角,结果实现不了。没错,这就是亚太6E卫星遇到的问题,但是在地面人员的精心操控下花费了近17个月的时间完成了卫星的升轨,他是怎么做的呢?

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亚太6E卫星

该卫星是我国首颗全电推通信卫星,设计寿命为15年,主要用于为东南亚地区提供高通量通信服务,是我国首颗全自主实现轨道转移的卫星。没错,这一颗卫星具备实现轨道转移的功能,那么卫星的动力就是电推,一会我们再讲什么是电推。

这颗卫星分成两部分,一部分就是起到通信作用的卫星,一个部分就是起到变轨作用的推进舱,其中卫星重量为2090千克,独立推进舱为2210千克。卫星的总重量是4300千克。

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卫星围绕地球运转,是处于微重力环境下。这里需要注意的并不是没有重力,而是微重力,也就是说卫星的轨道高度会缓慢的下降。此外,太阳风暴会使飞行器或卫星短期内轨道高度快速下降。如果不对其进行控制,那么迟早会坠入大气层中而烧毁。卫星自带的电推功能会保持轨道高度,所以这颗卫星才会有15年的寿命。

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这颗卫星是用长征二号丙运载火箭发射升空的。但是这颗火箭的其近地轨道运载能力只有2400千克。所以这个结果就是亚太6E卫星势必无法进入预定轨道。可是不要忘了,这颗卫星携带推进舱,可以通过自身动力满足后期的卫星轨道爬升,进入中间轨道后,再利用卫星本身携带的电推进提升轨道高度。

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卫星主发动机故障

2023年1月13日,亚太6E卫星使用长征二号丙运载火箭成功进入了成功进入了近地点200公里、远地点500公里、倾角28.5°的过渡轨道。这里指的是用火箭发射达到了预想位置。可是问题出现了,推进舱主发动机无法点火。这就导致卫星没办法提升轨道高度,到所谓的中间轨道高度。

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上面提到了这是一颗通讯卫星,属于地球同步卫星,正常的轨道高度是距离地面36000公里。从200公里提升到36000公里,缺少了主发动机,无法抵达中间轨道高度,依靠卫星自身的电推进,遥遥无期。

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经过我国科研人员的协商,做出了一个大胆的决定,使用推进舱中的姿态发动机调整轨道高度。这样做的结果就是能够将卫星轨道高度提升至中间轨道高度,但是速度会比较慢。不过从报道中可以看到,结果还是完美的。

可分离独立推进舱于2023年1月23日完成组合体变轨至中间轨道,亚太6E卫星与组合体分离后通过其自带的霍尔/离子两套电推进系统自主变轨至同步轨道。也就是从发射到提升到中间轨道,用了10天。那么从中间轨道调整到需要多久呢?就是接近17个月。

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2024年6月10日10时32分,我国首颗全电推通信卫星——亚太6E在西安卫星测控中心的跟踪控制下,成功定点于东经135.5°轨道位置(测试轨位)

什么电推进

这里再说一下什么是电推,电推进是一种不需要依靠化学燃料而直接可以提供推力的技术。电推进是利用电能加热、离解和加速推进剂(工质)形成高速射流而产生推力的一种空间动力技术。

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比如离子推机器就是先将气态工质电离,并在强电场作用下将离子加速喷出,通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。在亚太6E卫星中使用的是LIPS-300例子推进器,他的推力最高可达到200mN,最大比冲4000s,最大功率未5kW。虽

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然推力很小,但是与化学燃料相比,消耗相同质量的燃料,获得的速度增量更高。同时比冲可以达到普通液氧煤油发动机的十倍。电推进可以家ing尾流的气体加速至超过10公里/秒,最快甚至可达80公里/秒。相比之下,火箭发动机产生的气流速度通常只有2至4公里/秒。

写在最后

航天发射不是100%的成功,更为重要的是出现故障后的问题解决经验,这是一笔宝贵的财富。风雨之后见彩虹,历经了17个月变轨,这颗卫星如今才发挥其作用。

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