今年3月中旬因長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭上面級(jí)飛行故障,導(dǎo)致兩顆名叫“DRO-A/B”的衛(wèi)星未成功進(jìn)入預(yù)定軌道的。然而,經(jīng)過(guò)多次精確變軌,耗費(fèi)數(shù)月時(shí)間,這兩顆衛(wèi)星已成功抵達(dá)環(huán)月軌道。

這兩顆衛(wèi)星由中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星研究院研制,具體技術(shù)細(xì)節(jié)并未公布,只知道這兩顆是實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,其抵達(dá)月球軌道后,將與今年2月發(fā)射的位于近地軌道的“DRO-L”衛(wèi)星組網(wǎng),共同構(gòu)成地月空間DRO導(dǎo)航系統(tǒng)。這一系統(tǒng)可為我國(guó)后續(xù)的載人登月、建立月球南極基地等月球探索活動(dòng)提供通信、導(dǎo)航等服務(wù)。

DRO是遠(yuǎn)距離逆行環(huán)月軌道的簡(jiǎn)稱,這是一種高度穩(wěn)定且具有特殊意義的軌道,此環(huán)月軌道高度大約數(shù)萬(wàn)公里,距離月球較遠(yuǎn),且衛(wèi)星在此軌道的運(yùn)行方向與月球自轉(zhuǎn)方向相反。相較于近月軌道,處于DRO軌道的衛(wèi)星能夠覆蓋更大的空間范圍,既方便全方位探索月球,又可提供通信中繼、導(dǎo)航定位等服務(wù)。

DRO-A/B衛(wèi)星有一個(gè)很重要的目的就是對(duì)DRO 軌道進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證,以便未來(lái)發(fā)射運(yùn)行在該軌道的月球探測(cè)器。嫦娥5號(hào)曾在2022年對(duì)DRO進(jìn)行過(guò)技術(shù)驗(yàn)證,是全球首個(gè)進(jìn)行DRO軌道運(yùn)行的人造天體。同年,美國(guó)阿爾忒彌斯1號(hào)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中,獵戶座飛船也曾飛入這個(gè)軌道。不過(guò),DRO-A/B 衛(wèi)星應(yīng)是人類首次真正在 DRO 軌道上運(yùn)行的航天器。

另外,這兩顆衛(wèi)星與今年3月隨鵲橋2號(hào)同期進(jìn)入環(huán)月軌道的天都一號(hào)和天都二號(hào)類似,可能均與我國(guó)建設(shè)月球版北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的前期試驗(yàn)探索有關(guān),可為該系統(tǒng)的建設(shè)積累一定技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。據(jù)中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁院士介紹,我國(guó)正在進(jìn)行的探月四期工程,其中就包括構(gòu)建一個(gè)大型環(huán)月球的通信導(dǎo)航衛(wèi)星星座,該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)通信、導(dǎo)航、遙感等功能,將為未來(lái)月球探索和開(kāi)發(fā)提供支撐。

美國(guó)于2019年成立了太空軍。眾所周知,美國(guó)太空軍一直在密切監(jiān)視各國(guó)的航天發(fā)射、導(dǎo)彈發(fā)射等活動(dòng),但凡有個(gè)風(fēng)吹草動(dòng),他們都能馬上知道。

當(dāng)時(shí)在我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射后不久,美國(guó)太空軍便對(duì)這兩顆衛(wèi)星進(jìn)行了追蹤,并一度認(rèn)定這兩顆衛(wèi)星發(fā)射失敗、徹底失聯(lián),無(wú)法再次恢復(fù)控制并進(jìn)入預(yù)定軌道。

然而后續(xù)的實(shí)際情況卻啪啪打臉!在衛(wèi)星未進(jìn)入預(yù)定軌道后,我國(guó)科學(xué)家并沒(méi)有放棄,仍然嘗試調(diào)整衛(wèi)星軌道。經(jīng)過(guò)多番調(diào)整,這兩顆衛(wèi)星在今年4月初從橢圓軌道提升至高橢圓軌道,遠(yuǎn)地點(diǎn)從最初的十多萬(wàn)公里升到了二十多萬(wàn)公里,并且依然在往更高的軌道緩慢爬升。

雖然這兩顆衛(wèi)星經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力才成功抵達(dá)環(huán)月軌道,但相比于直接放棄報(bào)廢,能夠拯救回來(lái)已經(jīng)算是很了不起的成就了。好飯不怕晚,雖然爬升變軌多消耗了一些燃料,但這兩顆衛(wèi)星的后續(xù)試驗(yàn)任務(wù)應(yīng)該能夠正常開(kāi)展。這無(wú)疑創(chuàng)造了一個(gè)航天奇跡,充分展示了中國(guó)在航天領(lǐng)域的卓越技術(shù)實(shí)力!

在衛(wèi)星未進(jìn)入預(yù)定軌道后,我國(guó)科學(xué)家仍能控制衛(wèi)星成功抵達(dá)環(huán)月軌道,這說(shuō)明我國(guó)的衛(wèi)星冗余設(shè)計(jì)比較全面,在設(shè)計(jì)之初就考慮到了意外情況。

另外,這種衛(wèi)星變軌操作不是從地球上簡(jiǎn)單發(fā)幾條指令就能成功的,變軌控制其實(shí)也是一門(mén)技術(shù)活,歷史上不少月球探測(cè)器都是死在了變軌的路上,要么沒(méi)有成功進(jìn)入環(huán)月軌道,要么直接一頭撞上了月球。

實(shí)施衛(wèi)星變軌的前提是需要擁有優(yōu)秀的衛(wèi)星測(cè)控能力,掌握精確的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù),保證測(cè)控中心與衛(wèi)星的通信穩(wěn)定。然后就是需要考慮太空中各類天體引力對(duì)衛(wèi)星變軌的干擾,作出精確計(jì)算,得出準(zhǔn)確的變軌時(shí)機(jī)和參數(shù),如果算錯(cuò)了就會(huì)導(dǎo)致變軌失誤。變軌過(guò)程中,衛(wèi)星的推進(jìn)系統(tǒng)也必須能精確控制推力的大小和方向,推力過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響變軌效果,而方向的偏差則可能使衛(wèi)星進(jìn)入錯(cuò)誤的軌道。另外,還要考慮燃料消耗問(wèn)題,在保證變軌效果的情況下,盡量節(jié)約能源。