中國衛星脫軌123天，畫麵首次公布！

去年，“DRO-A/B衛星發射異常”的消息引發關注：

2024年3月13日20時51分，我國在西昌衛星發射中心使用長征二號丙運載火箭/遠征一號S上麵級發射DRO-A/B衛星，運載火箭一二級飛行正常，上麵級飛行異常，衛星未準確進入預定軌道。

日前，“負傷”衛星畫麵首次公布：衛星的太陽翼呈近90度彎折，如折斷的翅膀，卻在深空背景下倔強舒展。↓↓↓

“飛行異常”後，在2024年3月13日至7月15日的123天時間裏，一支平均年齡不到34歲的科研團隊進行了一場緊急“太空救援”，讓衛星最終“絲滑”入軌。

甚至幾位學生也參與到“太空救援”中：中國科學院大學95後博士研究生孫洋快速算出DRO備份軌道入軌參數；兩位95後研究生李霜琳、蒲京輝開發星上自主導航與時間同步程序，寫的兩萬行代碼已在太空運行；00後博士研究生尹永辰精確複核每次控製參數……

4月15日，在“地月空間DRO探索研究學術研討會”上，這場救援背後的故事對外公布。

如今，“我們的衛星已發射在軌一年有餘，國際首個地月空間三星星座穩定運行200多天。”中國科學院空間應用工程與技術中心研究員張皓介紹說。

時針撥回2024年3月13日，北京航天飛行控製中心，張皓與數十名科技人員注視著屏幕，翹首以盼一個曆史性時刻——中國人將首次開啟地月空間遠距離逆行軌道（Distant Retrograde Orbit，簡稱DRO）的深度探索。

地月相距38萬公裏，其間，有著無數條軌道，其中一條名為DRO的特殊軌道，被航天科學家和工程師們視為“地月空間中的天然良港”，一大特性在於這條軌道穩如磐石，航天器無需頻繁調整即可駐留數百年。

這條距離地球31萬至45萬公裏的特殊軌道，是連接地球、月球、深空的“十字路口”，是人類尚未開發利用的新疆域，也是支持載人深空探索的新起點。

沒人料到，這次寄望星辰的遠征，竟以一場驚心動魄的“太空救援”拉開序幕。

“絕望軌道”

2024年3月13日20時51分，西昌衛星發射中心，搭載DRO-A/B雙星組合體的長征二號丙運載火箭/遠征一號S上麵級發射升空。

數千裏外的北京航天城，來自中國科學院空間應用工程與技術中心、中國科學院微小衛星創新研究院、北京航天飛行控製中心等單位的科技人員，早早來到飛控大廳，準備“接棒”飛向深空的衛星。

約21時，上麵級與火箭成功分離，第一次點火完成後，進行長達約90分鍾的滑行階段。

“沒人想到之後會發生意外。”中國科學院空間應用工程與技術中心研究員王文彬回憶道。

意外來臨前，一切如常。

大廳裏鍵盤敲擊聲與電話鈴聲交織如常。

廳外走廊的交流談笑如常。

有科技人員甚至討論起“遠征上麵級”型號中的“S”的含義。

時鍾即將指向23時，星箭分離時刻將至。

外出人員陸續返回，飛控大廳卻陷入異樣的寂靜。

大屏幕上，代表軌道遠地點高度的參數曲線突然劇烈波動：遠地點高度本該穩定增長至29.2萬公裏，卻在15萬公裏處如過山車般起伏。

張皓起初並未在意，首次參與發射任務的他，側頭詢問身旁經驗豐富的北京航天飛行控製中心人員：是不是測控鏈路受到了幹擾？

對方麵色凝重。

屏幕上的軌道參數依舊瘋狂跳動。

此起彼伏的電話鈴聲已織成一張焦慮的網。

幾乎所有人都意識到：上麵級飛行異常了。

不久後，雙星組合體飛出測控區。

但此時的地麵，並未如期收到衛星分離的遙測信號。

“衛星下落不明，生死未卜。”張皓說。

約40分鍾後，測控係統捕獲到閃爍的衛星信號。

“它還活著！”中國科學院微小衛星創新研究院研究員張軍說。

確切的消息傳來——

DRO-A/B雙星組合體被“甩”入遠地點僅13.4萬公裏的“絕望軌道”——遠低於預先設計的29.2萬公裏。

“就像眼看著風箏斷線，手裏卻還攥著最後的希望。”張軍說。

“折翼蒼鷹”

問題接踵而至。

地麵測控數據顯示，重達581公斤的雙星組合體以每秒超過200度的速度瘋狂翻滾。

“這相當於每1.8秒‘翻一次跟頭’，離心力足以將太陽翼像紙片般撕碎。”中國科學院微小衛星創新研究院研究員白濤解釋，“常規大衛星每秒轉幾十度就可能散架。”

眼前最重要且緊急的問題，就是讓衛星“穩”下來。

2024年3月14日0時前後，來自地麵的“救援”開始了。

77歲的工程顧問、中國科學院院士顧逸東，工程總師林寶軍、工程副總指揮王強，在西昌緊急連線北京的工程總指揮高銘、工程副總師李緒誌，會同衛星係統、載荷係統和測控係統，成立應急飛控小組。

他們的每一個決策，都關乎衛星的命運。

很快，小組給出應急處置措施：通過緊急上注指令、修改參數閾值等操作，交替使用雙星組合體的發動機噴氣消除旋轉。

飛控團隊用“每條指令發三遍”的土辦法，試圖讓衛星“停轉”。“當時的發令單像雪片一樣飛來。”飛控主管調度溫旭峰事後回憶道。

轉機出現在14日淩晨3時前後。“DRO-B衛星姿控發動機成功點火。”中國科學院微小衛星創新研究院研究員李笑月報告。

20分鍾後，雙星組合體成功“消旋”。

地月大救援的第一關，過了。

“太陽翼異常！”新危機顯現。

地麵站遙測數據顯示：DRO-A衛星的太陽翼無法鎖定，DRO-B衛星的太陽翼則完全“脫臼”。

太陽翼是衛星的動力源，其異常會導致電力告急，衛星隨時可能因能源耗盡淪為太空垃圾。

“慶幸的是，太陽翼發電正常。”張軍說。

飛控團隊緊急開展了一係列操作：注入姿態控製指令，通過反複調整對日姿態、平衡蓄電池充放電……最終讓“受傷”的太陽翼“追光充電”。

“就像‌折翼的蒼鷹‌，用喙與利爪鉤住岩縫向上攀登。”中國科學院微小衛星創新研究院副研究員冷佳醒這樣形容衛星的堅韌。

“引力賽跑”

第二關驚險渡過，但真正的考驗才剛剛開始。

軌道遠地點高度不足預期一半，燃料餘量又捉襟見肘。如何將衛星從“絕望軌道”拽回正軌？

2024年3月14日淩晨，張皓、白濤和飛控團隊在機房熱烈討論，麵對滿屏的預設程序，手寫公式、敲擊代碼，開始一場與引力的賽跑。

40小時不眠不休，軌道重構方案誕生：衛星需在120小時內完成首次軌道機動，否則將永遠失去進入DRO的機會。

張皓形容那段時間“腎上腺素狂飆”，困意被高壓驅散。

基於飛控團隊的計算結果，工程總體做出決策：雙星不分離，交替利用雙星燃料抬升軌道高度，全力保障雙星組合體飛抵DRO。

3月18日12時42分，第一次應急處置軌道控製啟動。

張皓清晰地記得這個時間。他們要將雙星組合體高度抬高到24萬公裏。

控製指令上注後，衛星發動機點火持續了驚心動魄的1200秒。

這是罕見的長時間太空點火，也是決定衛星救援成敗的“生死時刻”。

“若推力方向因質心偏移產生幹擾力矩，衛星將可能再次失控。”張皓說。

千鈞一發的時刻，往往比想象中更安靜。

幾排弧形控製台前，技術人員眼中布滿血絲。有人無意識地啃著指甲，有人反複擦拭眼鏡——所有人都在等待一個答案：“折翼蒼鷹”能否再次展翅高飛？

張皓真切體會到心髒狂跳的窒息感。當DRO-A/B雙星組合體在大屏幕的演示動畫中向上“攀爬”時，他的靜息心率從每分鍾60多次飆至每分鍾120多次。

“我當時甚至聽不到大廳裏的聲音。”張皓站在飛控大廳後排，死死盯著屏幕。

當屏幕顯示點火時間達1200秒，溫旭峰宣布“軌道控製圓滿成功”，大廳爆發出久違的掌聲。

這是張皓在此次任務中第一次聽到掌聲。

他轉頭對同事許高傑擠出一句：“打100分！”

兩人短暫擁抱，眼角微濕。

幾天後，他們進行了第二次近地點軌道機動補救控製，雙星組合體被抬高到38萬公裏，越過“死亡線”。

“太空桌球”

這場持續120多天的“太空救援”，在2024年7月15日迎來終章。

當“負傷”的雙星組合體滑入預定軌道，張皓瞥見有人抹眼角。

傳統上需要火箭直推38萬公裏的任務，被拆解為4次繞地、3次飛臨月球的“接力賽”。飛控團隊經曆了5次關鍵軌道機動，以及無數次“心跳過山車”。

“我們就像在玩一場高難度的‘太空桌球’。”中國科學院空間應用工程與技術中心副研究員毛新願說，團隊必須精準計算每次機動的“擊球點”，利用月球引力的“彈弓效應”將衛星推向正確方向。

這意味著，團隊必須在幾個小時之內完成數萬次軌道計算，同時考慮太陽、地球、月球引力的複雜影響，甚至手動調整參數，拚盡全力處理極端情況。

“稍有偏差便會前功盡棄。”張皓說。

最終，團隊以傳統方案1/5的燃料消耗，完成這場跨越約850萬公裏的絕地反擊。這個距離相當於在地月之間走了11個來回。

8月28日，DRO-A/B雙星組合體成功分離，雙星互相拍照。

王文彬屏息注視著傳回的珍貴圖像，這是他第一次真切看到這對“負傷”衛星的樣子：DRO-A衛星的太陽翼呈近90度彎折，DRO-B衛星的太陽翼如折斷的翅膀，卻在深空背景下倔強舒展。

“雙星能源平衡，平台及載荷工作正常。”

飛控大廳內響起一陣歡呼！

“地月燈塔”

DRO是理論上的完美軌道，但這需要實際飛行驗證。

2024年，中國人嚐試在此長期駐留，才首次驗證了這一理論的“極致潛力”。

2024年8月30日，DRO-A、DRO-B兩顆衛星和此前已發射成功的DRO-L衛星——三顆衛星兩兩之間成功構建K頻段微波星間測量通信鏈路，首次驗證了地月空間尺度三星互聯互通的組網通信。

至此，全球首個基於DRO的地月空間三星星座成功實現在軌部署。

“以前總說‘星辰大海’，現在我們真的在搭建通往深空的港口。”王文彬說，“三星組網構成的‘地月燈塔’，未來可為月球基地導航授時，甚至為火星探測鋪就信息高速公路。”

這場地月大救援不僅挽回了價值數億元的衛星，還驗證了多項“全球首次”：航天器DRO低能耗入軌、117萬公裏超遠距離星間通信、天基測定軌新體製……