航天奇迹?两颗被美国判“死刑”的卫星,我国让其重回轨道!

说宇宙寻真理 2024-08-26 14:09:18

我国发射异常的两颗绕月实验卫星,原本美国认为彻底失联,然而中国科学家却再一次给出了满分答卷,不仅实现了“空中修复”,还将这两颗迷途卫星顺利送上预定轨道,令世界惊叹不已!

我国是怎样在地面上,却遥遥将两颗“失联”卫星修好的呢?利用这项技术,能不能也修复其他国家的卫星,或者干扰其他卫星的轨道呢?

从异常到进入轨道

相比于绕地卫星,绕月卫星的相关技术细节,很少被外界所知。而这两颗卫星,为DRO-A星和B星。

公开资料显示,卫星的研制单位是中科院的微小卫星创新研究院,相关的技术细节并未公布。

DRO意思是什么呢?其名称为远距离逆行环月轨道。这里的“远距离”,并非是指卫星飞到月球轨道很远,而是指卫星在绕月运行时,距离月球很远。

“逆行”,则是指卫星在绕月运行的时候,方向并非月球环绕地球运行的方向,而是反方向运行。

所以,DRO简单理解就是,一种远距离轨道逆向运行的卫星。外界对这类卫星的了解不多,公开的资料信息也相当少。

去年12月时,卫星研制单位曾发布过一则百日动员会消息,提到了DRO卫星的首次使命意义很重大。

值得一提的是,除了A星和B星外,率先发射的是DRO-L星。2月份,L星在阳江用捷龙三号运载火箭发射,卫星成功进入了预定轨道。

一个月后的3月13日,AB两星,在西昌卫星发射中心发射成功,担任发射任务的是长征二号丙运载火箭。

原本一切发射正常,但一天后新华社发布消息,指卫星没有能进入预定轨道,地面已展开处置工作。

网上随即出现了各类消息,但基本都没办法证实。有消息指,美国方面在我国发射卫星期间,其相关机构也对卫星随时保持着监测。

美国人的结论是,卫星没能顺利入轨,接下来会飞向哪里就不得而知了,所以最终会失联。

不过到了3月下旬,又有国外的消息指出,两颗卫星并没有失去联系,它们运行的轨道虽然发生了巨大变化,但是在4月底,可以进入月球轨道。

此后,有关卫星的最新情况,也都是外媒和港媒的消息。根据目前的消息看,卫星经过处置后,已成功进入轨道,具体时间不详。之所以这个时间不详,等会儿下面还要详细说到。

值得一提的是,绕月卫星相比于绕地,难度可不仅仅是提升了一个档次。其中的远距离,可不是一般的远。

绕地卫星,距离地面的高度,也就在上百公里到上千公里之间。而DRO卫星距离月球表面,达到了64000公里,这距离,都超出地球上的最远距离了。

正因为如此,不光我国的卫星在发射过程中出现过异常,美国此前发射类似的卫星,也出现过异常。

失联卫星价值3270万美元

美国失联的卫星,是在2022年7月发射的。卫星发射正常,绕地运行期间也正常。异常情况出现在卫星脱离地球轨道,飞往月球的过程中。

卫星自身具备推进器,并且利用太阳能获取电力供应。就在卫星准备进行飞行轨道调整的时候,它和地面失去了联系。

彼时NASA给出的说法是,卫星自身能源充足,等恢复联系后,再调整轨道也不晚。言外之意就是说,地面和卫星的联系能够恢复。

但是,地面当时并不知道为何会跟卫星失去联系。最关键的是,还不能实时掌握卫星的飞行速度和具体位置。

就这样提心吊胆了48个小时后,地面才重新恢复了和卫星的联系。但是,NASA依旧不清除卫星失去联系的原因是什么,而且在随后也未公布过更相信的情况。

由于美国比我们的卫星发射早,所以今年当我国的卫星也突然出现异常后,美国人出于此前自身的经验,就阴阳我们的卫星要彻底失联了。

再来看美国此前发射的那颗卫星,它的重量虽然只有区区25千克,但制造它的总价值却达到了3270万美元。

此外,美国的这颗卫星到达月球轨道,预估的时间是4个月。这个时间不但很长,关键还无法精确。

主要原因还在于地球到月球的距离很远,卫星一旦出现什么异常情况,原先计算的所有飞行参数都得修正。这样一来,绕月卫星就难以像绕地卫星那样,能够精准把控它的飞行情况。

而这一点,也是我国两颗卫星,在成功处置后进入轨道时间不详的原因。就是由于没有更详细的消息公布,外界根据零散的信息,根本猜测不到卫星进入轨道的时间。不要说具体时间,就连大概时间都不容易预测。

此前美国发射的那颗卫星,它的绕月轨道是一个很大的椭圆形。轨道点距离月球最近是1600多公里,最远的轨道点超过了7万公里。

在如此狭长的轨道上运行,据说光是为了测试轨道是否稳定,至少就需要6个月的时间。

根据这一情况可勉强推测,我国今年发射的卫星,至今才是第五个月,所以卫星运行的详细参数究竟如何,恐怕公众知道了详细情况的时间,还会滞后。

归根结底,是地球距离月球太远,而人类目前飞行器的速度,还远未达到理想程度。

在这种情况下,相比于绕地卫星运行的情况能实时了解,绕月卫星的各项情况,都会滞后。作为公众,更不可能第一时间掌握相关消息。

如此一来,我国卫星在发射期间刚出现异常,美国人就说卫星失联了,确实是满嘴跑火车的不负责任。

毕竟,他们又不是发射者和地面操控技术人员,怎么可能会短时间掌握卫星的飞行参数呢。

而从这一点又能看出另一种情况,目前绕月卫星事实上还面临着大量难题。

为什么要向月球发射卫星

可能不少人会疑惑,探月就探月吧,为什么要向月球发射卫星呢?因为在普通人的常规认知中,除了绕地卫星外,其他关于外太空的天体探测,发射的都是各种不同任务的飞行器。

而实际上,在接下来的探月活动中,如果没有绕月卫星的参与,人类就没办法进行长期的探月,更没办法在月球上建立永久基地。

这可不是危言耸听,迄今为止的探月,都只是派出单一的飞船,去往月球执行临时的任务。未来的载人登月,是要长期在月球上活动。

在这种情况下,月球和地球之间,需要有稳定的通信模式。除此之外,人类在月球上探索,也需要更精确的坐标。

如此一来,通信和导航都必须得稳定保障才行。既需要通信卫星,也需要导航卫星。这就是为什么,我国和美国近年来,开始频频向月球发射卫星的缘故。

但现在的发射,依旧处于前期探索阶段,换言之发射的各种类型的卫星,都属于实验性质。

而在规划上,我国也已提出了相关计划。

21颗卫星组网

以导航卫星为例,6月份国内的科研人员,发表了一项关于月面导航的研究设想。

根据科学家的初步设想,未来围绕月球的卫星,要具备导航和通信的综合功能。这需要至少21颗卫星,才能保证近月空间导航的构筑。

需要指出的是,不管是导航还是通信,绕月卫星做不到和地球通信基站直接联系。在地球和月球中间,还要设置一个保持通联的中转信息站点。

根据此前公开的信息显示,这一中转站点,叫做月球门户空间站。从地球通信基站发射的信号,经过这一空间站的中转后,绕月卫星才能接收到信号信息。

整套卫星组网构筑起来,类似于地球上的北斗导航系统。区别在于,这套卫星系统,中间还需要中继站点。

所以说,整个系统的打造并不简单。可一旦打造完成后,在月球上的人员,就能通过卫星精准获取定位,同时还能获取精确的时间信息。

虽然国内的科学家已经提出了构想,但具体的建设时间表并没有给出。目前,登月的时间表,初步科研站点要在2030年到2035年之间完成。

根据这一时间表可以猜测,未来月球导航系统的打造,大概也会跟着这一时间表同期进行。到2045年前后,无论是月球表面的基地,还是天上的导航通信卫星,都能进一步打造完成。

其实,不光我国在构思月球导航,美国、欧洲乃至日本等国,也都提出了自己的方案和设想。

未来月球时间要和地球时间一致吗

美国提出了月球网计划,欧洲航天局提出了月光计划,日本在此前也提出了月球导航卫星系统计划。

名称虽然不一,但这些计划大同小异,都是为了帮助人类,在未来登陆月球后,能精确导航和知道时间。

2018年和2024年,我国分别发射的鹊桥一号和二号卫星,已成功在通信中继方面进行了多项探索。

目前的情况是,技术的设想和推行难度并不大,难点在于还没有一个统一的标准。

简单来说就是,未来人类长时间在月球活动,那月球上的时间,是要和地球上保持一致呢?还是另行设定一个月球时间?

此外,目前各国的探月活动并不统一,月球时间短时间也不会统一,那么在未来会设定一个统一的标准吗?

关于这一点,有能力进行探月活动的国家已经在探讨了。2022年底,全球航天机构的会议上就讨论过这个问题。

国际计量局时间部的负责人认为,要尽快确立一个标准的月球时间,否则未来各国航天机构在探月活动中的时间会各行其是,时间不统一带来的问题将会越发严重。

从现在的情况看,由于实质性的探月还未开始,人类还没有大规模前往月球,所以没有统一的时间,依旧以地球时间为准,还勉强可行。

不过随着探月活动的深入,因为时间不统一的不便和其他问题肯定会越来越多。对此,这就需要科学家去考虑如何设置月球时间了。

结语

我国此前卫星发射异常,以及围绕月面导航提出的方案,本质上来说,这都是在为未来大规模的月面活动做各种准备。

人类既然要探索月球,而且还要在上面长住,那不管是通信还是导航,都要靠卫星构筑起来的通联渠道才能完成。

未来,你上网冲浪看到的信息和回复,没准就是留驻在月球上的工作人员,实时发布的呢。

参考资料:

《中国两颗卫星发射异常 未准确进入预定轨道》 联合早报 2024年3月15日《美国一卫星前往月球途中失联》 央视新闻 2022年7月6日《面临“月球时间”难题,潜藏“国际标准”之争,多国布局月球导航系统》 环球时报 2024年7月17日



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