低轨卫星需要的速度,低轨卫星现状

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-12 21:33:15

潮新闻客户端 见习记者 涂佳煜

低轨卫星需要的速度,低轨卫星现状(1)

赛思倍斯乾坤一号卫星杭州发射运控现场

7月22日13时07分,浙江企业赛思倍斯智能科技有限公司(Cspace)研制的超低轨道试验卫星“乾坤一号”在酒泉卫星发射中心发射升空。

烈日炎炎的戈壁滩上,细长的星河动力“谷神星一号(遥六)”火箭直冲云霄,在一片欢呼声中,很快消失在人们的视线。另一头,指挥中心内仍然一片安静,所有人屏息凝神,注视着屏幕上高度、速度两条曲线缓缓爬升——整流罩分离,卫星从火箭末端探出头来;“乾坤一号”分离,卫星轻盈脱身,缓缓展开太阳翼;终于,随着“乾坤一号”在500km处成功入轨的数据传回,大厅里爆发出热烈、持久的掌声。

表面上看,在任务密集的酒泉卫星发射中心,这仅仅是一次再常规不过的卫星发射。然而,“乾坤一号”承载的使命却非同一般。

作为我国第一颗超低轨道试验卫星,它的发射应用将填补我国超低轨道技术应用领域的空白,也意味着在竞争激烈的航天赛场上,浙江企业再一次拔得头筹。

低轨卫星需要的速度,低轨卫星现状(2)

“乾坤一号”超低轨道试验卫星概念图。赛思倍斯提供

为了绝境求生,这颗卫星不太一样

“乾坤一号”试验卫星的入轨高度为500公里,未来将根据任务需求,在300公里、268.13公里、250公里的轨道高度完成超低轨道长期稳定飞行业务,最终到达200km以下的轨道,突破太空极低轨道高度完成短期飞行业务试验。

届时,它的最低轨道高度将接近航天器可以绕地球运行而不会坠落的极限,“乾坤一号”也将成为天空中距离地球最近的一颗卫星。

从300km起,卫星就进入了所谓的超低轨道。这是一片动力学环境极其复杂的空间:从600km下降到300km以下,大气密度会增加数千倍,空气阻力骤增。卫星还受到地球引力更强烈的“拉扯”,很容易失控坠入大气。不仅如此,由于残余大气中存在高浓度腐蚀性原子氧,还会导致卫星出现材料剥蚀、性能退化等现象。

“维持卫星在超低轨道上长期稳定运行,客观上存在很高的技术门槛。”赛思倍斯创始人、董事长郭世亮告诉记者,直到今天,在人类的航天活动走出太阳系、走向遥远深空的同时,这片离我们最近的空间依然是“人迹罕至”。

拿我国在轨的航天器来说,中国空间站的轨道高度是400km,资源、高分、环境等卫星大部分运行在400-2000km之间,再往高处,也有卫星运行在3.6万千米高空的地球同步轨道。但在超低轨道上,目前并没有飞行器长期驻留。

低轨卫星需要的速度,低轨卫星现状(3)

董事长郭世亮(中)与任务总指挥辛明瑞(左)向来访专家介绍“乾坤一号”研制进展。赛思倍斯提供

2020年,赛思倍斯在浙江成立,瞄准了超低轨道空天智能飞行器这条新赛道。记者了解到,除了这家科创企业以外,国内公布了超低轨道卫星计划的只有中国航天科工集团,上周他们宣布将在今年底完成首发星发射,在2030年前完成300颗通遥一体卫星的在轨组网运行。

在“乾坤一号”立项之初,国内没有完整地开展过超低轨道长期飞行试验,在构型设计、轨道维持和姿态控制等核心技术上,研发团队均进行了大量创新。

而这次发生的主要任务就是“验证”:四次大幅度降轨,尽可能地摸清超低轨道不同高度的空间环境特征,全方位验证卫星的飞行控制、平台能力等关键技术,为后续超低轨道空天智能飞行器的型谱化研制铺平道路。

比如,在超低轨道长时间运行,需要持续、高效的电推进系统进行长期轨道维持,这是“乾坤一号”完成飞行业务最重要的技术保障;环境动态变化剧烈,不确定因素极多,需要控制系统作出更加实时、精准的分析判断,对卫星高精高稳定度姿态控制技术也提出了极高的要求。

“乾坤一号”的外形也独具匠心:它的主体部分是长方形,但比传统卫星更加细长;两侧的太阳翼一共有三折,但展开后并不在一个水平面上,而是先下掠一定角度,让人联想到飞机的机翼。

郭世亮告诉记者,由于超低轨道环境更接近低层大气,“乾坤一号”的某些特征有着“航空器”的影子。“我们综合考虑了气动力矩、轨道动力、能源、任务载荷等方面的因素设计卫星的减阻构型,整整迭代了9次方案,确保卫星能在稳定运行的同时,节省星上的资源。” 他说。

低轨卫星需要的速度,低轨卫星现状(4)

首页 123下一页

栏目热文

文档排行

本站推荐

Copyright © 2018 - 2021 www.yd166.com., All Rights Reserved.