西安卫星测控中心：卫星起死回生背后的牧星人

XI安卫星测控中心神舟Xi搜索与回收任务演习现场。Xi安图卫星测控中心

在过去的一个月里，中国的太空计划在全球公众面前上演了一出“逆转剧”:6月19日，一个不寻常的火箭发射的消息传来，中国9A号卫星未能进入预定轨道。7月5日，宇航员通过轨道调整从半空中“营救”了这颗卫星，并将其送入预定轨道。

消息公布后，一个神秘的单位再次进入公众视线:中国最早、最大、最完整的航天器TT&C和管理中心——中国Xi安卫星TT&C中心。它是引领天地之间“拯救”的中心。

鲜为人知的是，在此之前，它成功营救了10多颗发生重大故障的卫星，并长期管理我国几乎所有的航天器----目前有100多颗卫星。因此，这个中心被称为“中国的卫星管家”。

最近，《中国青年报》和《中国青年在线》的记者走进中国Xi的卫星监控中心，试图了解这些太空“卫星牧民”和在卫星失灵时在这里上演的“拯救天地”的复活和逆转。

“拯救”中兴9A比常规救援节省100公斤燃料

虽然半个多月过去了，但说起中兴9A，负责“救援”工作的Xi安卫星TT&C中心TT&C技术部副总工程师杨永安还是有点激动:“这次应急反应技术难度大、风险大、复杂、不确定性多。遇到的技术困难和最终采用的救援计划是前所未有的。”

6月19日011时，中国利用长征3b在西昌卫星发射中心发射中兴9A直播卫星。发射期间，出现了异常情况，卫星未能进入预定轨道。

Xi卫星测控中心技术部轨道控制工程师孙在接受《中国青年报-中青在线》采访时表示，中兴9A计划初始轨道远地点高度为4.2万公里，而实际入轨后卫星初始轨道远地点高度仅为1.6万公里，相差2.6万公里。"以前很少遇到如此大的入轨偏差."

然而，在孙看来，这并不是“真正的失败”。包括他在内的“牧羊人”可以在地面控制卫星，利用卫星携带的推进剂进行变轨控制，使卫星最终进入同步轨道。

然而，棘手的问题是如何通过测量和控制使广阔空间中的卫星回到它原来的“位置”。

如果按照计划中的措施进行救援，卫星的远地点轨道高度至少将超过2万公里，而中兴9A的远地点高度只有1.6万公里。孙说:“虽然大家在卫星救援和紧急变轨方面积累了很多经验，但这是历史上第一次，在运行中也出现了许多新问题。”

“星牧羊人”号的最终选择是通过卫星自身的发动机在近地点点火，并试图将远地点高度升至同步轨道以“实现自救”，从而完成三级火箭的“未竟事业”。

值得一提的是，在这个新计划中，“星牧羊人”选择了一个省油的变轨策略。根据杨永安的说法，如果卫星在整个变轨过程中耗尽燃料，即使它被送到一个固定的位置，它也会变成一颗“死星”。

“我们要做的不仅仅是将卫星发送到预定的位置，还要尽可能让它‘直播’。”他说。

7月5日21时，经过Xi安卫星测控中心16天的救援，经过10次轨道调整和6次定点捕获，中兴9A成功固定在东经101.4度赤道上空预定轨道上——救援工作成功。

杨永安表示，此次救援首次实现了中国地球同步卫星转移轨道段的近地点变轨，大大提高了卫星异常情况下的变轨控制能力。

他还透露，在整个紧急变轨控制过程中，卫星推进剂的实际消耗量远远低于预期。与常规救援方法相比，TT&C中心工作人员提出的救援计划为卫星节省了约100千克燃料。

一旦卫星发生事故，如果不能被拯救，它将成为太空垃圾。

这只是“星牧羊人”救援卫星的一个缩影。

根据Xi安卫星测控中心披露的数据，该中心迄今已参与营救了10多颗发生重大故障的卫星。

熟悉太空飞行的人都知道，对于任何卫星来说，点火和发射只是其飞行任务的“帷幕”。每当火焰腾空而起，大地震颤，天空被刺穿，卫星就会在地面测控系统的跟踪、测量和控制下进入预定的轨道。只有在那之后，卫星才会真正开始工作。

相应地，卫星在轨运行管理“大戏”上演，“明星谢泼德”开始扮演主角。卫星在轨道上运行的时间短则一两天，长则十多年。运行时间较长的卫星称为长期轨道卫星。时间越长，对地面上的“星际牧民”的考验就越大。

Xi卫星TT&C中心航天器长期管理部主任刘军给出了一张图片，称地球被大量卫星和空间碎片(如电视广播和天气预报)所包围。在这些拥挤的空间轨道上，很难想象碰撞的后果。此外，宇宙飞船的速度比高铁快几十倍。即使它击中了一个非常小的物体，它也有可能被打碎。

这需要长期管理人员“每分每秒”盯着这些卫星如果卫星不正常，不能有效地注入控制指令，卫星就不能转换到正常工作姿态，不昂贵的卫星将成为无用的太空垃圾。"

至今，安卫星测控中心技术部高级工程师韩还记得，2006年10月23日晚，他刚躺下不久，家里的电话突然响了:我国一颗遥感卫星失控，姿态失控，下行信号零星，地面发来的遥控指令卫星基本没有执行。

当时，这颗卫星已经在轨道上运行了180天——它不再是一颗“新星”。突然间，卫星就像断线的风筝，“失去联系”！

包括韩在内的“明星牧羊人”花了69天时间营救这颗卫星。

人们没有想到的是，这场战斗刚刚结束，另一场战斗马上开始了。2007年2月3日，刚刚发射的北斗卫星也失败了。

与前一颗卫星的救援不同，这颗卫星根本没有下行信号，甚至不知道卫星在哪里。当时，许多业内人士认为卫星完全失控，几乎没有恢复的机会。

“明星牧羊人”不愿意放弃。又过了60天，营救工作成功了。

韩说，这两次救援任务时间间隔短，持续时间长，技术难度大，都创造了中国最伟大的航天历史。

“许多”卫星正在扩展服务，为国家节省了数亿元。

当然，一个不可避免的问题是拯救卫星需要消耗燃料。一旦燃料耗尽，卫星将因失去轨道修正能力而逐渐报废。“明星牧羊人”将改变法律以节省燃料，并使卫星“延长寿命”。

工程师李方正还记得，2009年9月9日，他所在的Xi安卫星测控中心举行了一个特别的生日聚会:桌上的生日蛋糕，蓝色奶油雕刻的地球，黄色柠檬勾勒的中国地图，巧克力制成的太阳能电池板，镶嵌在白色卫星上——生日的主角是A/B双星练习6。

在这一天，在天空中翱翔的两颗“长寿星”已经有五年多的历史了——而这颗卫星最初的设计寿命只有两年。现在，这两颗卫星的服务已经延长了10多年，名副其实的“长寿之星”。

事实并非如此。《中国青年报》、《中国青年在线》记者从Xi安卫星监测中心了解到，“许多卫星”目前正在扩展服务。

刘军认为，一颗卫星的延伸服务相当于几颗卫星的工作。由于卫星制造和发射的高成本，测控人员的“精细测量和卓越控制”相当于为国家节省了大量资金。如果包括10多颗被拯救的卫星，这个国家已经节省了数十亿元的经济损失。

去年6月，中国卫通的三名成员来到Xi卫星测控中心赠送锦旗，感谢后者消除了卫星通信转发器的干扰。

刘军还记得，当时伟通公司的一位负责人提到，干扰消除任务完成后，受影响卫星的10多万亿宝贵通信带宽资源被释放出来，直接带来了数千万元的经济效益。

“我们谁也不能否认航天工业具有高风险和高投资的特点。受空间环境干扰和设备寿命的影响，在轨卫星故障时有发生。保护这些珍贵的国家太空资产是我们“星际牧民”的使命。”刘军说。

事实上，随着我国在轨卫星数量的增加，卫星的故障率也在增加。迫切需要提高卫星的远程诊断和维护能力。

Xi安卫星测控中心航天器长期管理部高级工程师李卫平表示，“卫星牧民”按照信息化、可视化、快速化三个关键步骤，获得了卫星诊断和维护的“医学证明”。

几年前，Xi安卫星测控中心管理了80多颗卫星，卫星故障率为每天2.7次。根据该中心披露的最新数据，2017年卫星数量显著增加，但故障率下降了50%。

李卫平告诉《中国青年报》、《中国青年在线》记者，近年来，为了适应建设强大空间力量的要求，该中心利用人力资源优势加强相关研究。其中，收集整理了国内外1000多个故障案例，建立了10万多个诊断知识，自主开发了航天器故障诊断专家系统。据他说，自从该系统投入运行以来，已经发现了几百个卫星故障。

相应地，数百次卫星故障被消灭在萌芽状态。

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