中星9A是如何「自救」的，為啥不「空中加油」？航天專家為你解疑釋惑

中星9A這顆被火箭「遺落」在半途的衛星，靠著自身攜帶的燃料，在16天進行10次軌道調整後，於5日成功定點於東經101.4°赤道上空的預定軌道。

從6月19日發射異常到7月5日成功入軌，中星9A完成了一次近兩萬公里的太空「爬升」，這也被稱作一次「搶救性入軌」。

火箭沒完成的任務，衛星自己來

如果一切正常，中星9A應該被長征三號乙運載火箭送入近地點約200公里、遠地點約3萬6千公里的地球同步轉移軌道。此時衛星的速度約為每秒10.24公里，它先進入的是一個橢圓軌道。

不過，中星9A的目標軌道是距地球約3萬6千公里高的地球同步軌道，這是一個圓形軌道。

「火箭沒法直接把衛星送入這樣的軌道，所以，衛星必須靠自己的發動機實現『軌道圓化』。」楊宇光說。不僅如此，要讓衛星運轉速度和地球自轉速度保持一致，它就得讓自己進入赤道平面內。但是，任何一個航天發射場，其發射衛星所在軌道平面和赤道面的夾角，都不會小於發射場當地所在緯度。所以，只要不是從赤道出發的衛星，上天后，它都必須靠自己來「掰角度」。

也就是說，對地球同步軌道衛星而言，火箭只能起到「送一程」的作用。定點入軌的路，還得自己走。

只是中星9A獨自前行的路更遠。因為，長三乙沒能帶它來到地球同步轉移軌道，而是把它送入了近地點200公里、遠地點1萬6千多公里的軌道。根據科技日報記者此前了解，這是因為火箭在第三級滑行過程中的姿態控制出了問題。

「此時衛星速度大概為每秒9.68公里，比預定速度慢了五百多米每秒。火箭沒有完成的任務，衛星自己來完成，它要把速度給補回來。」楊宇光介紹，當衛星飛到近地點附近時，地麵糰隊可以控制它靠自身攜帶燃料加速。經過多次這樣的加速，衛星速度能達到預定的每秒10.24公里，之後完成入軌。

當然，航天人員也可以為衛星規劃不同的爬升路線。條條大路通羅馬，最終目的，都是讓衛星重新進入地球同步軌道。

獨自前行耗費燃料，但在軌加註並不可行

「修正」衛星軌道，這在航天史上不算新鮮事。

2004年6月，天頂號3SL火箭沒能將星網-18（原亞太五號）衛星送到遠地點約3萬6千公里、近地點760公里的地球轉移軌道，而是將其拋在了遠地點為2萬1千公里的軌道。據當時媒體報道，衛星製造商認為，利用衛星所帶燃料仍可以將衛星調整到預定軌道。該衛星設計壽命為17年，利用自帶燃料變軌後，衛星使用壽命大概縮減為13年。

同樣的，這一次中星9A自己爬了兩萬公里，最直接的影響，就是消耗了大量燃料。

「衛星燃料的主要用途，是進入和保持軌道。」楊宇光說。上天時，衛星要靠自身燃料實現入軌；進入軌道後，衛星還會受到地球引力、太陽和月球引力等的影響，其運行軌道會發生微小變化，必要時，它要對自身進行軌道修正和保持——這，同樣要耗費燃料。

燃料一旦耗盡，衛星就無法維持住自己所在的軌道，只能「默默飄走」，也就不能繼續發揮作用。楊宇光指出，在其他設備正常的情況下，衛星壽命基本取決於其所剩燃料的多少。

既然燃料如此關鍵，有沒有可能進行在軌加註，來一場太空加油？

「從技術原理上來說，這是可行的。比如前不久，天舟貨運飛船就給天宮二號進行了在軌推進劑加註。」楊宇光說，「至於要不要做，那就是付出多大代價的問題。但到目前為止，還沒有哪個國家對地球同步軌道衛星實施過這種操作。」原因是——太費錢。

而且，就算真的要進行推進劑補加，還得看衛星有沒有「空中受油」的能力。中星9A只是一顆普通的通信衛星，並沒有受油的基本設備。「現在的地球同步軌道衛星還沒有為『受油』而設計的。」楊宇光說。

文中圖片除註明外均來自網路

編輯：王小龍

審校：管晶晶

本文由「135編輯器」提供技術支持

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