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123天深空极限救援!我国成功构建地月空间三星星座

历经123天、近850万公里航程的深空极限救援,我国DRO-A/B卫星抵达地月空间远距离逆行轨道(DRO),并实现驻留。此后,两星已与先前发射的DRO-L近地轨道卫星建立起星间测量通信链路,标志着我国成功构建国际首个基于DRO的地月空间三星星座。4月15日,在京举行的地月空间DRO探索研究学术研讨会介绍了相关情况。

地月空间三星组网

去年3月,我国DRO-A/B卫星在发射任务中,遭遇上面级飞行异常,未能准确进入预定轨道。“卫星的测控闪断了很久,信号恢复时我们震惊地发现,卫星正在以每秒大约200度的速度高速旋转。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张皓回忆,当时,测控大厅中弥漫着紧张气氛。但每个人都快速冷静下来,开始应急处置,先让卫星稳住身形。

一张张手写的发令单如雪片飞来,一条条指令上注,卫星终于慢慢停止了旋转,但状态不容乐观——它们实际进入的轨道大小,还不到计划轨道的二分之一;卫星的太阳能帆板也发生“折翼”,这可能导致能量危机。不幸中的万幸是,卫星的所有载荷功能均正常。

在原本的任务计划中,卫星就将通过多次机动控制和修正,进入顺行绕地、逆行绕月的DRO轨道。这条轨道仿佛是地月空间中的“喜马拉雅山”,处于势能高地,是连接地球、月球、深空的路口。而工程团队现在要做的,是重新调整控制方案,利用有限的燃料完成救援。

张皓和同事整整两天不眠不休,拿出了一套全新方案,计划利用5次变轨机会,帮助卫星重回正轨。“第一次控制的指令发出,一切都按我们预想的方案推进。”张皓的脸上浮现笑容,“当时我就坚信,‘星坚强’一定能抵达目的地!”

在深空中,卫星仍在努力飞行,地面团队则不时通过测控信号的“风筝线”调控卫星姿态。经过123个日夜,2024年7月15日,卫星最后一次入轨机动完成,准确进入预定任务轨道。随后,A星与B星完成分离,并与L星两两之间成功构建K频段微波星间测量通信链路,验证了三星互联互通的组网模式。

至此,全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署。

“过程中,我们验证了很多个‘国际首次’,并获得了深空卫星极限救援的经验。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员王文彬一一细数:国际首次实现航天器DRO低能耗入轨,国际首次验证117万公里K频段星间微波测量通信链路,国际首次验证地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力……

中国科学院空间应用工程与技术中心副主任王强表示,在地月空间DRO探索研究专项中,科研团队攻坚克难,获得了低能地月轨道设计、轨道重构、卫星能源风险管控等方面的实践经验,为我国未来发射部署更多的地月空间航天器,积累了宝贵的理论方法和工程经验。

现在,该星座的科研任务仍在紧锣密鼓地开展。上个月,DRO-B卫星开始实施地月巡航机动任务,目前正在向共振轨道可控转移。团队后续将进一步研究地月空间复杂多样的三体轨道问题,并利用DRO长期稳定性,部署70亿年误差仅1秒的原子光钟,支持量子力学、原子物理等领域基本科学问题研究,开展广义相对论更高精度的验证等工作。

来源:北京日报客户端

记者:刘苏雅