在鈦媒體上一篇《銀河航天徐鳴：衛(wèi)星的本質(zhì)是一臺大型計算機(jī) | CEO專欄》中，我主要講述了衛(wèi)星地面研制的關(guān)鍵難點(diǎn)，在衛(wèi)星研發(fā)和設(shè)計的過程中應(yīng)該如何解決來自力、熱、太空粒子輻射以及EMC（電磁兼容性）四個方面的挑戰(zhàn)。
本文系衛(wèi)星發(fā)射的“在軌控制篇”，我將從銀河航天自身的角度為大家細(xì)細(xì)道來，講清楚衛(wèi)星升空后會經(jīng)歷哪些階段？控制衛(wèi)星的難點(diǎn)是什么？衛(wèi)星發(fā)射又存在哪些不確定風(fēng)險？銀河航天為此做了哪些工作？讓大家更直白的理解，控制好這輛在太空行駛的“無人駕駛汽車”究竟有什么奧妙。
什么是“軌”
在介紹衛(wèi)星在軌控制三個階段之前，我想首先為大家普及一個概念，什么是人造地球衛(wèi)星軌道？衛(wèi)星軌道就是衛(wèi)星在地球萬有引力作用下在空間環(huán)繞地球運(yùn)行的軌跡。
人造地球衛(wèi)星由運(yùn)載火箭送入軌道，在星箭分離之后，衛(wèi)星在軌分為以下三個部分：
第一是入軌段：衛(wèi)星從星箭分離時刻的入軌點(diǎn)開始直至建立正常運(yùn)行狀態(tài)，即衛(wèi)星“啟動”的一段衛(wèi)星軌道；
第二是長期運(yùn)行軌道：衛(wèi)星“啟動”后自主運(yùn)行并開始應(yīng)用服務(wù)，一直到工作壽命結(jié)束；
第三是離軌段：在衛(wèi)星壽命末期將其推離工作軌道，再入大氣層燒毀的過程。
在理解了軌道的概念后，接下來，我們回歸正題，著重講述衛(wèi)星入軌、在軌和離軌三個階段。
衛(wèi)星入軌、在軌和離軌三個階段
首先是衛(wèi)星與火箭分離后的衛(wèi)星入軌階段。火箭發(fā)射后，會在入軌點(diǎn)釋放衛(wèi)星，將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。以低軌寬帶通信星座常采用的極軌道為例，衛(wèi)星入軌后，在南極附近被釋放的衛(wèi)星會經(jīng)過南極從南向北運(yùn)轉(zhuǎn)，接著進(jìn)入南美洲，從南美洲飛往北美洲經(jīng)由北極，再經(jīng)過俄羅斯，最后進(jìn)入中國境內(nèi)。
需要注意的是，這個時候由于星箭分離時不可避免會產(chǎn)生初始角速度，衛(wèi)星實際上是處于翻滾的狀態(tài)，衛(wèi)星應(yīng)立即進(jìn)入“啟動”過程。
首先進(jìn)入速率阻尼工作模式，即由姿軌控系統(tǒng)逐漸消除衛(wèi)星角速度?？紤]低軌小衛(wèi)星常采用不消耗燃料的磁力矩器進(jìn)行速率阻尼，會需要用時一圈多的時間（6000秒左右），這就對衛(wèi)星蓄電池供電和溫度控制等都提出了較高要求，也是衛(wèi)星在軌控制的最難的一步。
經(jīng)過速率阻尼模式后，衛(wèi)星進(jìn)行太陽帆板展開，并對日捕獲，即將衛(wèi)星太陽帆板朝向太陽，產(chǎn)生充足電能，并給電池充電。同時，衛(wèi)星與地面建立聯(lián)接并逐步開機(jī)。
那么，衛(wèi)星與地面怎么建立聯(lián)接呢？
簡單來說就是要用地面測控站追蹤到衛(wèi)星，繼而與衛(wèi)星進(jìn)行“對話”。通過“天地對話”獲取衛(wèi)星當(dāng)前的工作狀態(tài)，例如工作模式、軌道、姿態(tài)、溫度、設(shè)備狀態(tài)、功耗等，這有點(diǎn)類似于遠(yuǎn)程操控桌面，這些測控將會對衛(wèi)星進(jìn)行一系列檢查、維護(hù)或者排故，這也是衛(wèi)星入軌“啟動”過程的重點(diǎn)工作之一。
第二階段則是衛(wèi)星在軌運(yùn)行與服務(wù)階段，在此階段衛(wèi)星可以理解成在太空中自動運(yùn)行的一個穩(wěn)定且可靠的計算機(jī)，衛(wèi)星平臺通過感知、決策與控制過程實現(xiàn)衛(wèi)星“自動駕駛”，同時管理通信載荷實時給地面提供寬帶通信服務(wù)。
第三階段是衛(wèi)星的離軌過程，為避免失效的衛(wèi)星生成空間垃圾，承擔(dān)空間活動應(yīng)有的社會責(zé)任，需要在衛(wèi)星壽命末期將其推離工作軌道，對于低軌衛(wèi)星降低其軌道至大氣層能夠作用的軌道高度（如400km），然后在大氣阻力作用下逐漸衰減軌道高度，直至再入大氣層燒毀。
衛(wèi)星入軌的不確定因素
從多個視角來看，衛(wèi)星的在軌三個階段和無人駕駛汽車很是相像，但其中最為顯著的不同則在于衛(wèi)星入軌“啟動”過程中有較長一段時間處于“失控”的翻滾階段，需要衛(wèi)星自行去調(diào)整。
但太空中的衛(wèi)星又不同于行駛在路面上的汽車，舉個簡單的例子，比如說無人自動駕駛汽車要是在某個街角出現(xiàn)了故障，我們可以及時進(jìn)行維修處理，而衛(wèi)星一旦出現(xiàn)問題則是毀滅性的，因此，在地面時我們就需要做大量而周密的前期仿真、調(diào)試、測試以及試驗工作。
此外，太空中的惡劣環(huán)境本身就存在非常大的不確定風(fēng)險，當(dāng)下人類對太空的了解程度仍有限，這也從一定程度上增加了衛(wèi)星故障的風(fēng)險率。如果說衛(wèi)星入軌這件事本身是一張總分為80分的考卷，銀河航天所明確的是，在認(rèn)知風(fēng)險存在的前提之下，想方設(shè)法讓這80分全部得到。
需要注意的是，當(dāng)下是商業(yè)航天的時代，過去傳統(tǒng)的航天往往始于國家意志，而商業(yè)航天更加注重現(xiàn)實的意義，類似美國舉全國之力發(fā)射土星5號（不計時間、成本）的時代已然遠(yuǎn)去。
以我個人創(chuàng)辦銀河航天為例，從一開始我并沒有認(rèn)為商業(yè)航天是一個發(fā)展很快速的行業(yè)，而是覺得這個行業(yè)有它存在的價值，猶記得當(dāng)時我在PPT的第一頁寫下的話述：這不是情懷，而是商業(yè)。
如何通過精密周到的設(shè)計與生產(chǎn)制造，甚至實現(xiàn)衛(wèi)星量產(chǎn)對標(biāo)SpaceX，繼而讓高性價比衛(wèi)星成功入軌“啟動”，并開始在軌正常運(yùn)行與應(yīng)用服務(wù)，這才是銀河航天當(dāng)下以及未來的工作重點(diǎn)。
當(dāng)然，我們還必須要認(rèn)知到一個事實，即商業(yè)航天的發(fā)展是一個長期的過程，正如我之前常掛在嘴邊的一句話，要耐得住十年青燈古佛，完備的產(chǎn)業(yè)鏈以及大量人才技術(shù)儲備是商業(yè)航天蓬勃發(fā)展的重要前提。
（本文作者 | 銀河航天創(chuàng)始人&CEO徐鳴；編輯 | 桑明強(qiáng)，來自鈦媒體CEO專欄）
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