风云二号太空顺利“换岗”

发布时间:2010-03-05
  虎年岁首,寒流暴风雪肆虐我国部分地区,风云二号气象卫星又一次准确地捕捉到了这场从南到北大范围的寒潮暴雪天气,为我国及周边国家气象预报和减灾防灾发挥了重要作用。可是很少有人知道,准确预报严寒大雪的风云二号卫星是一颗已在天上备用一年多、刚顶替C星的E星,原先的C星则退位到E星处发挥余热。
  让我们把时间退回到去年11月25日,在国家卫星气象中心运行控制室里,只见值班人员紧张地忙碌着。随着计算机的高速运转,一张意义非凡的卫星图像新鲜出炉——这是在轨备份星风云二号E星在太空漂移定点成功后第一张被应用到业务中的图像,标志着风云二号E星和C星成功地进行了无缝衔接,在我国静止气象卫星史上首次创造了双星位置交换、业务接替的新纪录。   作为风云二号气象卫星研制抓总单位,八院高度重视该项工作,风云二号“两总”系统更是全力以赴,组织技术人员给予保障和提供技术支撑服务。
  
  “漂移”日期精确敲定
  目前,我国风云二号在轨运行业务应用卫星共有3颗,分别是2004年发射的C星、2006年发射的D星、2008年发射的E星。C、D星的位置是主业务应用星位置,组成双星观测,而E星是备份星位置,它们的设计寿命都是3年。其中C星在此位置已经服役5年,远远超过了其3年的设计寿命,尽管卫星状态仍然良好,由于星载燃料将只能支持其一年工作和各轨道需求,所以要退位到东经123.5度赤道上空即E星位置处发挥余热,其工作由E星接替并与D星组成双星观测。
  E星是我国风云二号气象卫星02批中的第三颗业务应用星,作为风云二号C、D星的后续星,研制中在继承“前辈星”技术状态的基础上,对包括改善云图杂散辐射等32项必要技术进行了改进。从发射至今,在轨测试结果显示,风云二号E星可见光图像质量较C、D星略有提高,红外图像的杂散辐射相对D星减小30%至40%,没有出现任何问题。
  为了保证静止气象卫星业务的连续稳定和观测资料的连续性,早在去年3月初,中国气象局、八院和西安卫星测控中心就开始酝酿C星和E星位置交换这项意义非凡的计划,组成了领导小组,八院风云二号总指挥徐博明担任副组长。
  在中国气象局批准“风云二号C\D\E卫星业务运行方案”后,C、E星漂移的具体时间、漂移过程中的安全性和需要提供的保障条件便成为萦绕在风云二号“两总”脑海中的一个问题。
  据风云二号总设计师李卿介绍,去年8月底主汛期结束时间恰好是静止卫星进入秋季地影的时间。所谓“地影”,即指每天午夜前后太阳、地球与卫星排成一排,地球正好位于卫星和太阳中间,将太阳光完全遮挡,形成“地影”。为了保证风云二号双星地影期的安全,各方几经讨论,认为漂移计划应在卫星完全出影后进行。
  为了减少双星接替期间对业务中断的影响,最大限度地满足我国静止气象卫星双星业务连续运行的需要,八院和用户单位一起提出了“E星先进行漂移,定点成功并进行业务运行后,C星再继续漂移”的建议。经轨道计算和协调,最终确定E星最佳漂移时间为10月22日。
  
  “太空搬家”万无一失
  卫星在浩瀚的太空漂移,不像普通百姓乘坐公交汽车从一个站点驶向另一个站点那么简单。在遥远的太空,不但有我国多颗卫星,还有其他国家的卫星,同时也有一些未知的碎片与垃圾。这些都是实现双星安全漂移中的“路障”。
  徐博明、李卿告诉记者,为了保证气象卫星安全,防止卫星控制错误或与其他卫星碰撞等异常事件的发生,八院积极会同国家卫星气象中心、西安卫星测控中心等单位的技术人员共同做了大量繁琐而又细致的工作。特别是针对E星漂移会遇到的四个主要问题,采取了多种措施。
  一是确保安全漂移。E星漂移过程中途经52颗卫星,根据漂移轨道高度和时间,精心制订方案,让卫星错位漂移,排除了卫星之间相互碰撞的可能性。二是力争减少和避免卫星射频相互干扰。由于静止轨道卫星中通讯广播卫星占大多数,其转发器大多采用C频段,为减少卫星漂移过程中对其他卫星的干扰,漂移期间,E星尽量使用S波段通信,关掉C频段下行信号,只保留C频段的应答机正常工作,以保证当S波段出现故障时,利用C频段仍可以对卫星进行控制操作。三是节省燃料。一般来说,卫星漂移速度快,卫星燃料消耗就会多,影响卫星寿命;漂移速度慢,则对双星组网运行带来一定的风险性,八院技术人员通过复核复算有关参数,确定了最佳的漂移速度。四是确保已有的双星组网观测不中断。为此,确定了C星、E星在共位期间的射频干扰处置方案。
  10月22日,E星开始了太空“搬家旅行”,风云二号“两总”带领技术人员参与了技术保障工作。
  经过30天的漂移后,风云二号E星成功地从东经123.5度漂移到东经105度附近,并与D星一起进行双星组网观测。
  据了解,风云二号E星在漂移及“刹车”过程中,没有对风云二号C星业务造成任何影响。按照原计划,双星共轨时可能有两天的业务影响,八院和国家卫星气象中心共同采取了一系列技术措施,解决了双星业务无缝衔接的平稳过渡问题,期间没有中断一个时次的云图观测。
  而C星已于11月25日9时开始启动漂移,今年1月底到达了E星原来的位置,顺利完成了定点,目前,正利用剩余燃料继续业务运行。
  自去年11月25日起至今的近3个月时间,风云二号E星运行正常,静止气象卫星继续保持了双星业务连续运行、双星观测模式。
  在神秘遥远的太空,航天人又一次用自己的睿智与汗水书写了气象卫星事业新的奇迹。(尹林发)