出品:科普中國

製作:呂炳宏、田枝

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

每一位打拼中的“打工人”都有屬於自己的人生格言,同樣,每一顆翱翔在太空中的“打工星”也有着獨具一格的“豪言壯語”。

坐鎮九天,通聯四海

我國自主研製的首顆移動通信衛星,天通一號01星,是我國自主研發“打工星”中的楷模。

頂着大傘從來不用擔心下雨的天通系列衛星|圖片來源:航天科技集團五院

無論是爲應急救援提供通信保障,還是幫助擺脫我國用戶長期對海事衛星系統移動通信服務的依賴,“出道”不到5年,這些重任,天通一號O1星已經都能夠肩負。

圖片來源:作者提供

2018年,內蒙古大興安嶺林區相繼發生雷擊起火,過火面積達5100公頃,天通衛星電話供給一線撲火隊伍的應急通信,保障了其生命安全。

圖片來源:央視新聞聯播截圖

2020年9月15日,長征十一號運載火箭成功實施海上發射,由天通衛星傳回的畫面在當晚《新聞聯播》播出,及時地讓全國人民看見這振奮人心的一幕

打工人通勤很辛苦,打工星到崗更不易

2021年1月20日,“老三”——天通一號03星發射成功。

1月20日,天通一號03星發射現場|圖片來源:我們的太空

還記得那天午夜,乘上“大哥”曾經坐過的“長三乙”,追隨着“大哥”的步伐,“老三”踏上了屬於它的打工路。

整流罩打開的那一刻,“老三”看到了星辰大海。

望着眼皮底下那蔚藍色的地球,“老三”開始了幻想,幻想着能夠早日在屬於自己的崗位上大顯身手。

然而,“老三”的美夢很快被驚醒。

星箭分離了,火箭到站了。

“這就到站了?”

“到站了。”

“不再送一程了?”

“剩下的路,你自己走吧,己走吧,走吧,吧……”

眼看着三級火箭與自己漸行漸遠,直至消失在茫茫太空中,已是孤“星”一人的“老三”展開了嶄新的太陽能帆板,通過整星供電給自己壓了壓驚,然後便踏上了它一生中將要走過的最長的路。

目的地很明確,將要去向的是距離地球赤道上空36000公里的一個點,那裏有事先爲它預留好的“工位”。

地球同步衛星繞地球的公轉速度和地球的自轉速度一樣,所以從垂直於地面的角度看,這種衛星在一天中的任意時刻總是在天空中同一片區域出現(看起來是靜止不動的)。

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雖然是頭一次上太空,但“老三”深知,要想成爲一名合格的“打工星”,它必須要儘快走完接下來的路,不僅要走完,還要走得準確,這樣才能發揮出它所有的潛能。

悄悄地打工,然後驚豔所有人

其實,這條被稱爲“早期軌道段”的“路”,是幾乎所有“打工星”都要走完的“路”。

如果說火箭發射段決定着衛星能否上天,那麼早期軌道段的測控就決定着衛星能否上崗。

畢竟,“上天”只是第一步,“上崗幹活”纔是“打工星”的最終目標。

以“老三”這類地球同步軌道衛星爲例,對於作爲任務中心的西安衛星測控中心而言,衛星早期軌道段的測控任務就是要用盡可能短的時間,控制衛星建立正常的工作狀態,實現成功定點、開通載荷,完成基本功能和指標測試。

那天,“老三”掏出來了幹活的傢伙|攝影:王廟軍

換句話說,就是領着衛星走到屬於自己的工位,對它進行測試,然後開機,幹活。

這可不是一件輕而易舉的事情

還是拿地球同步軌道衛星來說,在早期軌道段,西安中心就需要控制衛星通過數次大的遠地點變軌控制,使衛星剛剛發射入軌時的橢圓形同步轉移軌道漸漸圓化,並不斷降低衛星軌道傾角至0度附近,使衛星進入準同步軌道。

接下來還要通過數次定點捕獲

控制,修正衛星的位置偏差,使衛星最終準確地定點在赤道上空。

圖片來源:作者提供

每一顆“打工星”背後,都有一羣殫精竭慮的“牧星人”

天上飛的衛星本來就看不見摸不着,而這期間,還面臨着測控週期長、事件密集、關聯度高等問題,存在着非常大的風險。

任一事件執行異常,均會對衛星安全或者將來在軌應用造成不良影響,甚至會影響到“打工星”的正常發揮。

去過農村的80後、90後應該都見過這樣的場景:家家戶戶房頂上都有一頂碩大的“鍋蓋”,用來接收電視頻道。

過去農村幾乎家家戶戶安裝的“大鍋蓋”|圖片來源:作者提供

如今,最初直徑能達到一兩米,必須架到房頂或者院子裏的“大鍋蓋”,已經變成了直徑僅有50公分,架在窗臺就能用的“小圓盤”。

村民正在安裝“戶戶通”衛星電視接收天線|圖片來源:作者提供

而這很大程度上得益於“牧星人”對衛星的“精測妙控”。

“牧星人”通過對衛星精密軌道進行確定,知道衛星所在的準確位置,就是“精測”。

知道了衛星的準確位置後,精準地控制衛星去它應該去的地方,並讓衛星穩定地運行在工作軌道上,就是“妙控”了。

李濟生院士(右一)圖片來源:西安衛星測控中心

李濟生院士將我國衛星的定軌精度從千米級提升到了米級。目前,我國衛星的定軌精度最高可達釐米級。

但凡有衛星上天,“牧星人”們就會殫精竭慮地爲每顆衛星量身制定科學嚴密的飛控計劃,合理調配各類測控資源。

可以說,“牧星人”們無時無刻不在牽掛着奔赴崗位的“打工星”,以至於每次“打工星”完成軌道控制或者載荷開通這樣的關鍵動作。

他們總會很有儀式感地投出這樣那樣的“大紅屏”,宣告這一階段性的勝利,然後再次緊張地投入到接下來的規劃、模擬、計算中。

攝影:呂炳宏

2020跨年夜,“牧星人”控制實踐二十號衛星完成第四次變軌。每一個階段性的勝利都值得紀念。

計劃做得再縝密,難免也會出現一些意想不到的情況。就好比上了路的汽車會時不時出現一些問題,在天上飛來飛去的衛星也難免會出現各種或大或小的故障。

比如,1999年,風雲一號B星遭受到空間高能粒子轟擊,導致整星失控;

2007年,北斗一號04星剛上天就失去了信號|圖片來源:作者提供
2010年,鑫諾六號,姿控發動機氦氣瓶突然漏氣|圖片來源:央視新聞聯播截圖
2011年,海洋二號A星,飛着飛着開始翻跟頭|圖片來源:航天科技集團五院
2017年,中星9A,箭啞火直接把衛星撂在半道上|圖片來源:西安衛星測控中心
西安中心科技人員爲入軌高度過低的中星9A衛星制定的10次軌道控制方案|圖片來源:作者提供

你永遠不知道下一秒這些衛星會出現什麼樣的“幺蛾子”。

而這些故障,要麼會造成數以億計的經濟損失,要麼會影響到整個產業的發展規劃,甚至會直接影響到國家重大工程能否如期完成建設。

就在北斗全球導航系統建設的收官衝刺階段,就曾有一顆北斗三號衛星的主發動機在早期軌道段出現了故障。

一顆衛星的故障就有可能影響到整個北斗三號工程能否如期完成建設,開通服務。

這一次,“牧星人”又站了出來。

在西安中心指揮大廳值守的科技人員及時發現了異常,並通過會商啓動了應急預案,經過連續19個晝夜的應急搶救,衛星終於順利上崗,開機幹活。

衛星搶救現場,西安衛星測控中心科技人員正在與衛星研製方商定變軌策略|攝影:呂炳宏

所以,“打工星”能有什麼“壞心眼”呢?它只不過像個孩子一樣,會感冒、會發燒、會生病。縱使面對的是各種各樣的風險。

縱使通宵達旦過後一切都有可能是徒勞,短則十幾天,長則幾個月,“牧星人”們都要把它們從“鬼門關”拉回來。

這樣的勇氣不僅基於西安衛星測控中心的科技工作者們幾十年來積累的技術基礎、方案預案,更來自於所有中國航天人內心中不畏風險、不懼挑戰、探索未知、敢於創新的精神底色。

更何況,在“牧星人”眼裏,所有自由飛翔在太空中的“打工星”是他們的“孩子”

沒有人比“牧星人”更懂熬夜|攝影:呂炳宏

每一次探索都是攻堅克難的起點,每一回攀登都是對信心勇氣的嚴峻考驗。

對於“牧星人”而言,他們的人生信條只有一句:衛星聽我話,我聽黨的話。

嫦娥四號探測器成功降落月球背面,西安衛星測控中心佳木斯深空站科技工作者正在慶賀勝利|攝影:呂炳宏

他們的目標只有一個:爲了所有人都能享受到更便利的生活,默默守護好每一顆飛在頭頂的“打工星”

西安衛星測控中心科技人員正在密切監視我國在軌衛星運行狀態|攝影:呂炳宏

羅曼·羅蘭曾說:“世上只有一種英雄主義,那就是在認清了生活的真相之後,依然熱愛生活。”

爲了讓“打工星”如期上崗,“牧星人”可以不捨晝夜地計算一遍又一遍;爲了更好地服務人們的生活。

“打工星”可以不厭其煩地繞着地球飛着一圈又一圈,而“打工人”又有什麼理由不去擁抱雖然艱難卻仍充滿希望的明天呢?

早安!打工星,加油!打工人!

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