中星9A衛星挽救成功，驚喜背後衛星損失十年壽命

發射前的中星9A衛星，它基於東四衛星平台，是一顆電視直播衛星

6月19日長征三號乙火箭發射中星9A時出現異常，衛星沒能進入預定軌道。經過西安衛星測控中心的努力挽救，經過10次軌道調整，中星9A衛星已經在7月5日成功定點在東經101.4°的靜止軌道，目前中星9A衛星工作正常。剛剛經歷了長征五號發射實踐18衛星的失敗，很多人面對中星9A衛星挽救成功，驚喜的表示：「這也能救回來」！

挑戰者號太空梭凌空爆炸，這是最徹底的失敗，但部分失敗卻分很多情況

航天發射是高技術和高風險的活動，失敗難以避免，大眾對航天發射失敗的印象，最直觀的大概就是空中爆炸星箭俱毀了。然而，幸福的家庭都是相似的，不幸的家庭各有各的不幸，不成功的航天發射分很多情況：比如長征五號發射實踐十八號衛星失敗，就是沒能入軌最後再入大氣層燒毀，而更多的情況是二級或三級出現推力不足等問題，衛星沒能進入預定軌道。中星9A衛星的情況，就是長征三號乙火箭的三子級姿控發動機在一次關機後的滑行段出現異常，然後雖然三子級主發動機二次點火併工作，但最終沒能將衛星送入預定軌道。根據美國軍方公布的軌道信息，中星9A衛星進入了一條近地點為193公里，遠地點為16357公里，傾角為25.68°的軌道，而長征三號乙火箭的標準同步轉移軌道為近地點約200公里，遠地點約35786公里，如果說近地點高度的誤差在許可範圍內，那遠地點高端就差的實在太多了！

中星9A的覆蓋情況，它還專門設計了南海波束，讓中國全國範圍都能接收到衛星電視

中星9A衛星裝有24個Ku波段轉發器，覆蓋了中國及其周邊地區，尤其是專門設計了南海波束，解決南海島礁上的軍隊政府和群眾收看廣播電視節目的難題，確保了直播衛星覆蓋全部中國主權地區。中星9A衛星發射部分失敗，當然也可以叫部分成功，它在大橢圓軌道無法承擔直播電視節目的工作，後來挽救最終進入東經101.4°的預定靜止軌道位置，才算大功告成。中星9A衛星到底是怎麼救回來的呢？這就要從通信衛星發射變軌的過程說起。

轉移軌道是遠地點35786公里的軌道，中星9A衛星發射出錯進入一個遠地點高度不足的異常軌道

正常發射中，通信衛星被送入近地點約200公里、遠地點約35786公里的同步轉移軌道，此外同步轉移軌道面一般還和赤道面有一個夾角，被稱為軌道傾角。衛星從標準同步轉移軌道到靜止軌道，需要把近地點高度抬高到35786公里的同時，將軌道傾角削減到0度，才能在赤道上空定點。如果軌道有傾角就會南北漂移，衛星雖然繞地球一圈仍是一天時間，但是在地面看來就不是靜止，而是跳起了8字舞。通信衛星從200公里X35786公里、軌道傾角約27度的軌道變軌進入靜止軌道，需要衛星速度增加（即速度增量ΔV）約1800米/秒，這是衛星靠自己的主發動機加速完成的；衛星在靜止軌道上每年還需要大約50米/秒的速度增量用來變軌消除軌道傾角，也就是進行位置保持。以中星9A衛星為例，它的設計壽命為15年，那麼衛星定點後剩餘燃料理應可產生至少約750米/秒的速度增量，保證15年正常工作期間衛星不會跳8字舞影響地面信號質量。

兩顆跳8字舞的衛星，這對通信衛星是大忌。中星9A把未來南北維持保持用的燃料，挪用變軌拯救了衛星

聰明的讀者一定想到了：中星9A衛星發射成功後，衛星變軌能力可達約2550米/秒，尤其是定點後仍然有約750米/秒的速度增量。現在中星9A衛星進入錯誤的軌道，那麼用軌道維持的變軌能力來糾偏不就行了么！是的，這就是挽救中星9A衛星的基本原理：朝三暮四！具體地說，從近地點193公里、遠地點16357公里的軌道變軌到近地點193公里、遠地點35786公里的軌道，需要衛星在近地點速度增加約543米/秒。中星9A衛星能挽救成功，最根本的原因就是提升衛星遠地點高度的燃料或者說速度開銷，小於將來靜止軌道位置維持的開銷，換句話說，中星9A衛星設計上帶的燃料可以滿足異常軌道變軌到正常軌道的需求。諸位讀者大可不必驚呼「這也能成功」或是「厲害了我的國」，這樣的變軌拯救工作對主要航天大國都沒任何挑戰。

轉移軌道上的衛星要耗費ΔV削軌道傾角，定點後還需經常進行南北保持的變軌機動，消除出現的軌道傾角

儘管如此，衛星拯救知易行難，畢竟火箭出了故障，是否會造成衛星故障，或是衛星本來就有故障都不得而知。中星9A衛星進入異常軌道後，中國航天科技集團和西安測控中心的工作人員加班加點工作，用兩周多時間讓衛星變軌定點成功，為拯救工作獻上了完美的答案。從上文的理論計算中，我們可以了解到衛星因此消耗了大約10年的軌道維持能力，通俗的說就是衛星壽命損失10年！話雖如此，中星9A衛星主要用於衛星電視直播，而地面終端用的「小鍋」對衛星南北位置保持要求並不嚴格，那麼放寬衛星南北位置保持要求，衛星的實際使用壽命可以比5年長得多，但即使樂觀考慮，中星9A衛星最多也就用10年。中星9A衛星拯救成功的背後，衛星仍然損失了5到10年的壽命，造成了巨大的經濟損失。

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