西安衛星測控中心：衛星起死回生背後的牧星人—新聞—科學網

原標題:西安衛星測控中心：衛星起死回生背後的牧星人—新聞—科學網

西安衛星測控中心神舟十一號搜索回收任務演練場景。西安衛星測控中心供圖

過去一個月里，航天幾乎是在全球公眾面前上演了一場「反轉劇」：6月19日，傳來火箭發射異常的消息，中星9A衛星未能進入預定軌道；7月5日，航天人通過軌道調整，又將這顆衛星從半空中「救出」，送入預定軌道。

消息公開后，一個充滿神秘色彩的單位再次走進公眾視線：西安衛星測控中心——組建最早、規模最大、功能最全的航天器測控與管理中心。正是該中心主導了這次天地之間的「營救」事件。

鮮為人知的是，在此之前，這裡就曾成功搶救過10餘顆重大故障衛星，並長期管理著幾乎所有的航天器——目前已超過100多顆衛星。也因此，這個中心被稱作「衛星大管家」。

近日，青年報·中青在線記者走進西安衛星測控中心，試著了解這些太空「牧星人」，以及衛星發生故障時，這裡上演的一場場起死回生、力挽狂瀾的「天地大營救」。

「拯救」中星9A，比常規搶救節省100公斤燃料

儘管已經過去半個多月，但說起中星9A，牽頭負責「營救」工作的西安衛星測控中心測控技術部副總工程師楊永安仍有些激動：「這次應急處置技術難度大、風險高、過程複雜，有很多不確定因素，遇到的技術難題和最後採用的搶救方案，都是前所未有的。」

6月19日0時11分，在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭發射中星9A廣播電視直播衛星，發射過程中出現異常，衛星未能進入預定軌道。

西安衛星測控中心技術部負責軌道控制的工程師孫守明告訴青年報·中青在線記者，中星9A的預定初始軌道遠地點高度為4.2萬公里，而衛星實際入軌后初始軌道遠地點高度只有1.6萬公里，相差了2.6萬公里，「如此大的入軌偏差，以前很少遇到」。

不過這在孫守明看來並非「真正意義上的失敗」。包括他在內的「牧星人」可以在地面控制衛星，利用衛星自身攜帶的推進劑實施變軌控制，使衛星最終進入同步軌道。

但棘手的是，如何通過測控手段，讓茫茫太空中的衛星，回到它原本要去的「位置」。

如果按照預案中的措施進行搶救，衛星遠地點軌道高度至少要高於2萬公里，而中星9A的遠地點高度僅有1.6萬公里。孫守明說，「雖然大家積累了不少衛星搶救、應急變軌的經驗，但這種情況在歷史上尚屬首次，操作起來有許多新難題。」

「牧星人」最終的選擇是，通過衛星自帶的發動機在近地點點火，盡量抬高遠地點高度到同步軌道「實現自救」，以完成三級火箭「未竟的事業」。

值得一提的是，在這個新方案中，「牧星人」選擇了一種最省燃料的變軌策略。按照楊永安的說法，如果在整個變軌過程中，衛星燃料耗盡，那麼就算把衛星送到定點位置，也會成為一顆「死星」。

「我們要做的，不僅是要把衛星送到預定位置，還要讓它儘可能地『活下去』。」他說。

7月5日21時，經過西安衛星測控中心16天的搶救，在實施10次軌道調整、6次定點捕獲后，中星9A成功定點於東經101.4度赤道上空的預定軌道——搶救工作成功。

楊永安說，這次搶救首次實現了地球同步衛星轉移軌道段的近地點變軌，大大提高了對衛星異常情況下變軌控制的能力。

他還透露，在整個應急變軌控制過程中，衛星推進劑實際消耗量遠遠低於預期。測控中心工作人員提出的搶救方案與常規搶救方法相比，為衛星節省約100公斤燃料。

衛星一旦出事，救不回來就淪為太空垃圾

這只是「牧星人」拯救衛星的一個縮影。

根據西安衛星測控中心披露的數據，迄今為止，該中心先後參與搶救了10餘顆重大故障衛星。

熟悉航天的人都知道，對任何一顆衛星來說，點火發射只是拉開了其飛天使命的「帷幕」。每當烈焰飛騰、大地震顫、直刺青天的景象過後，衛星還要在地面測控系統的跟蹤、測量與控制下，進入預定軌道，此後，這顆衛星才真正開始工作。

相應地，衛星在軌運行管理「大戲」上演，「牧星人」開始擔任主角。衛星在軌運行，短則一兩天，長則10年以上，運行時間較長的衛星被稱為長期在軌衛星。時間越長，對地上「牧星人」的考驗也就越大。

西安衛星測控中心航天器長期管理部主任劉軍給出一個形象的說法：地球周圍環繞著電視轉播、氣象預報等大量衛星和太空碎片，在這些擁擠不堪的太空軌道上，一旦發生碰撞後果很難想象。加之航天器運行速度是高鐵的幾十倍，即使撞上很小的物體，也很可能粉身碎骨。

這就需要長期管理人員，「每分每秒」盯著這些衛星，「如果衛星發生異常，不能有效注入控制指令，衛星無法轉入正常運行姿態，造價不斐的衛星，就將淪為毫無用處的太空垃圾」。

至今，西安衛星測控中心技術部高級工程師韓忠民還記得，2006年10月23日深夜，自己剛躺下不久，家裡的電話突然響了：一顆遙感衛星出問題了——姿態失控，下行信號時有時無，地面發送的遙控指令衛星基本不執行。

彼時，這顆衛星已經在軌運行了180天——已經不是一顆「新星」了。只是突然之間，衛星就像斷了線的風箏，「失聯」了！

包括韓忠民在內的「牧星人」，足足花了69天，才把這顆衛星搶救過來。

讓人沒想到的是，這場戰役剛剛結束，另一場戰役又隨即打響。2007年2月3日，剛發射不久的一顆北斗衛星也跟著出現故障。

與上一顆衛星搶救有所不同，這顆星壓根兒就沒有下行信號，連衛星到底在哪兒都不知道。當時不少業內人士認為，這顆衛星已經徹底失控，起死回生的可能性微乎其微。

「牧星人」不願放棄。又一個60天，搶救工作得以成功。

韓忠民說，這兩次搶救任務間隔時間短、持續時間長、技術難度大，都創造了航天歷史之最。

「很多」衛星在超期服役，給國家節省資金上億元

當然，一個不可避免的問題是，拯救衛星需要消耗燃料，一旦燃料耗盡，衛星就會因失去軌道修正能力，逐漸報廢。「牧星人」則會變著法地節省燃料，讓衛星「延年益壽」。

工程師李方正至今記得，2009年9月9日，他所在的西安衛星測控中心過了一個別開生面的生日會：桌上擺放的生日蛋糕，由藍色奶油雕琢的地球，黃色檸檬勾勒的版圖，朱古力製作的太陽能帆板，鑲嵌在白色衛星上——生日的主角是實踐六號A/B雙星。

這一天，這兩顆正在萬里高空翱翔的「壽星」年滿五周歲——而衛星原本設計壽命只有兩年。如今這對衛星已超期服役10多年，是名副其實的「老壽星」。

這也並非個案。青年報·中青在線記者從西安衛星測控中心了解到，目前還有「很多衛星」都在超期服役。

按照劉軍的說法，衛星超期服役就相當於一顆衛星幹了多顆衛星的工作，由於衛星製造、發射成本高，測控人員的「精測妙控」相當於給國家節省大量資金，如果再算上搶救來的10多顆衛星，就已經為國家挽回了數十億元的經濟損失。

就在去年6月，衛通公司一行3人專程來到西安衛星測控中心，贈送錦旗，對後者消除某衛星通信轉發器干擾問題表示感謝。

劉軍還記得，當時衛通公司一位負責人提到，消除干擾的任務完成後，受影響的衛星十幾兆珍貴的通信帶寬資源得以釋放，直接經濟效益上千萬元。

「我們誰都不能否認，航天事業具有高風險、高投入的特性。受空間環境干擾與設備、器件壽命等因素影響，在軌衛星故障時有發生，保護這些寶貴的國家太空資產，是我們這些『牧星人』的使命。」劉軍說。

事實上，隨著在軌衛星數量的不斷增多，衛星故障率也隨之增加，迫切需要提高衛星遠程診斷維修能力。

西安衛星測控中心航天器長期管理部高級工程師李衛平說，「牧星人」專門按照信息化、可視化、快速化三個步驟攻堅，獲取了衛星診斷維修的「行醫資格證」。

幾年前，西安衛星測控中心管理衛星約為80多顆，衛星故障率為每天2.7次；按照該中心最新披露的數據，2017年，衛星數量大幅增加，故障率卻下降了50%。

李衛平告訴青年報·中青在線記者，近幾年為適應建設航天強國的形勢要求，該中心利用人才資源優勢加強相關研究，這其中專門收集整理國內外千餘次故障案例，建立10多萬條診斷知識，自主研發了一套航天器故障診斷專家系統。據他透露，這套系統運行以來，累計發現衛星各類故障幾百餘起。

相應的是，幾百餘起衛星故障被消滅在萌芽狀態。