今年3月中旬因长征二号丙运载火箭上面级飞行故障,导致两颗名叫“DRO-A/B”的卫星未成功进入预定轨道的。然而,经过多次精确变轨,耗费数月时间,这两颗卫星已成功抵达环月轨道。
这两颗卫星由中国科学院微小卫星研究院研制,具体技术细节并未公布,只知道这两颗是实验卫星,其抵达月球轨道后,将与今年2月发射的位于近地轨道的“DRO-L”卫星组网,共同构成地月空间DRO导航系统。这一系统可为我国后续的载人登月、建立月球南极基地等月球探索活动提供通信、导航等服务。
DRO是远距离逆行环月轨道的简称,这是一种高度稳定且具有特殊意义的轨道,此环月轨道高度大约数万公里,距离月球较远,且卫星在此轨道的运行方向与月球自转方向相反。相较于近月轨道,处于DRO轨道的卫星能够覆盖更大的空间范围,既方便全方位探索月球,又可提供通信中继、导航定位等服务。
DRO-A/B卫星有一个很重要的目的就是对DRO 轨道进行测试和验证,以便未来发射运行在该轨道的月球探测器。嫦娥5号曾在2022年对DRO进行过技术验证,是全球首个进行DRO轨道运行的人造天体。同年,美国阿尔忒弥斯1号任务执行过程中,猎户座飞船也曾飞入这个轨道。不过,DRO-A/B 卫星应是人类首次真正在 DRO 轨道上运行的航天器。
另外,这两颗卫星与今年3月随鹊桥2号同期进入环月轨道的天都一号和天都二号类似,可能均与我国建设月球版北斗导航系统的前期试验探索有关,可为该系统的建设积累一定技术经验和数据。据中国探月工程总设计师吴伟仁院士介绍,我国正在进行的探月四期工程,其中就包括构建一个大型环月球的通信导航卫星星座,该系统可实现通信、导航、遥感等功能,将为未来月球探索和开发提供支撑。
美国于2019年成立了太空军。众所周知,美国太空军一直在密切监视各国的航天发射、导弹发射等活动,但凡有个风吹草动,他们都能马上知道。
当时在我国卫星发射后不久,美国太空军便对这两颗卫星进行了追踪,并一度认定这两颗卫星发射失败、彻底失联,无法再次恢复控制并进入预定轨道。
然而后续的实际情况却啪啪打脸!在卫星未进入预定轨道后,我国科学家并没有放弃,仍然尝试调整卫星轨道。经过多番调整,这两颗卫星在今年4月初从椭圆轨道提升至高椭圆轨道,远地点从最初的十多万公里升到了二十多万公里,并且依然在往更高的轨道缓慢爬升。
虽然这两颗卫星经过几个月的努力才成功抵达环月轨道,但相比于直接放弃报废,能够拯救回来已经算是很了不起的成就了。好饭不怕晚,虽然爬升变轨多消耗了一些燃料,但这两颗卫星的后续试验任务应该能够正常开展。这无疑创造了一个航天奇迹,充分展示了中国在航天领域的卓越技术实力!
在卫星未进入预定轨道后,我国科学家仍能控制卫星成功抵达环月轨道,这说明我国的卫星冗余设计比较全面,在设计之初就考虑到了意外情况。
另外,这种卫星变轨操作不是从地球上简单发几条指令就能成功的,变轨控制其实也是一门技术活,历史上不少月球探测器都是死在了变轨的路上,要么没有成功进入环月轨道,要么直接一头撞上了月球。
实施卫星变轨的前提是需要拥有优秀的卫星测控能力,掌握精确的卫星轨道数据,保证测控中心与卫星的通信稳定。然后就是需要考虑太空中各类天体引力对卫星变轨的干扰,作出精确计算,得出准确的变轨时机和参数,如果算错了就会导致变轨失误。变轨过程中,卫星的推进系统也必须能精确控制推力的大小和方向,推力过大或过小都会影响变轨效果,而方向的偏差则可能使卫星进入错误的轨道。另外,还要考虑燃料消耗问题,在保证变轨效果的情况下,尽量节约能源。