去年，“DRO-A/B衛(wèi)星發(fā)射異?！钡南⒁l(fā)關(guān)注：
2024年3月13日20時(shí)51分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭/遠(yuǎn)征一號(hào)S上面級(jí)發(fā)射DRO-A/B衛(wèi)星，運(yùn)載火箭一二級(jí)飛行正常，上面級(jí)飛行異常，衛(wèi)星未準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。
日前，“負(fù)傷”衛(wèi)星畫(huà)面首次公布：衛(wèi)星的太陽(yáng)翼呈近90度彎折，如折斷的翅膀，卻在深空背景下倔強(qiáng)舒展。↓↓↓
“飛行異?！焙?，在2024年3月13日至7月15日的123天時(shí)間里，一支平均年齡不到34歲的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一場(chǎng)緊急“太空救援”，讓衛(wèi)星最終“絲滑”入軌。
甚至幾位學(xué)生也參與到“太空救援”中：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)95后博士研究生孫洋快速算出DRO備份軌道入軌參數(shù)；兩位95后研究生李霜琳、蒲京輝開(kāi)發(fā)星上自主導(dǎo)航與時(shí)間同步程序，寫(xiě)的兩萬(wàn)行代碼已在太空運(yùn)行；00后博士研究生尹永辰精確復(fù)核每次控制參數(shù)……
4月15日，在“地月空間DRO探索研究學(xué)術(shù)研討會(huì)”上，這場(chǎng)救援背后的故事對(duì)外公布。
如今，“我們的衛(wèi)星已發(fā)射在軌一年有余，國(guó)際首個(gè)地月空間三星星座穩(wěn)定運(yùn)行200多天?！敝袊?guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員張皓介紹說(shuō)。
時(shí)針撥回2024年3月13日，北京航天飛行控制中心，張皓與數(shù)十名科技人員注視著屏幕，翹首以盼一個(gè)歷史性時(shí)刻——中國(guó)人將首次開(kāi)啟地月空間遠(yuǎn)距離逆行軌道（Distant Retrograde Orbit，簡(jiǎn)稱(chēng)DRO）的深度探索。
地月相距38萬(wàn)公里，其間，有著無(wú)數(shù)條軌道，其中一條名為DRO的特殊軌道，被航天科學(xué)家和工程師們視為“地月空間中的天然良港”，一大特性在于這條軌道穩(wěn)如磐石，航天器無(wú)需頻繁調(diào)整即可駐留數(shù)百年。
這條距離地球31萬(wàn)至45萬(wàn)公里的特殊軌道，是連接地球、月球、深空的“十字路口”，是人類(lèi)尚未開(kāi)發(fā)利用的新疆域，也是支持載人深空探索的新起點(diǎn)。
沒(méi)人料到，這次寄望星辰的遠(yuǎn)征，竟以一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的“太空救援”拉開(kāi)序幕。
“絕望軌道”
2024年3月13日20時(shí)51分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，搭載DRO-A/B雙星組合體的長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭/遠(yuǎn)征一號(hào)S上面級(jí)發(fā)射升空。
數(shù)千里外的北京航天城，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心、中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、北京航天飛行控制中心等單位的科技人員，早早來(lái)到飛控大廳，準(zhǔn)備“接棒”飛向深空的衛(wèi)星。
約21時(shí)，上面級(jí)與火箭成功分離，第一次點(diǎn)火完成后，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)約90分鐘的滑行階段。
“沒(méi)人想到之后會(huì)發(fā)生意外。”中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究員王文彬回憶道。
意外來(lái)臨前，一切如常。
大廳里鍵盤(pán)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(yuǎn)征上面級(jí)”型號(hào)中的“S”的含義。
時(shí)鐘即將指向23時(shí)，星箭分離時(shí)刻將至。
外出人員陸續(xù)返回，飛控大廳卻陷入異樣的寂靜。
大屏幕上，代表軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)高度的參數(shù)曲線突然劇烈波動(dòng)：遠(yuǎn)地點(diǎn)高度本該穩(wěn)定增長(zhǎng)至29.2萬(wàn)公里，卻在15萬(wàn)公里處如過(guò)山車(chē)般起伏。
張皓起初并未在意，首次參與發(fā)射任務(wù)的他，側(cè)頭詢(xún)問(wèn)身旁經(jīng)驗(yàn)豐富的北京航天飛行控制中心人員：是不是測(cè)控鏈路受到了干擾？
對(duì)方面色凝重。
屏幕上的軌道參數(shù)依舊瘋狂跳動(dòng)。
此起彼伏的電話鈴聲已織成一張焦慮的網(wǎng)。
幾乎所有人都意識(shí)到：上面級(jí)飛行異常了。
不久后，雙星組合體飛出測(cè)控區(qū)。
但此時(shí)的地面，并未如期收到衛(wèi)星分離的遙測(cè)信號(hào)。
“衛(wèi)星下落不明，生死未卜?！睆堭┱f(shuō)。
約40分鐘后，測(cè)控系統(tǒng)捕獲到閃爍的衛(wèi)星信號(hào)。
“它還活著！”中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員張軍說(shuō)。
確切的消息傳來(lái)——
DRO-A/B雙星組合體被“甩”入遠(yuǎn)地點(diǎn)僅13.4萬(wàn)公里的“絕望軌道”——遠(yuǎn)低于預(yù)先設(shè)計(jì)的29.2萬(wàn)公里。
“就像眼看著風(fēng)箏斷線，手里卻還攥著最后的希望?！睆堒娬f(shuō)。
“折翼蒼鷹”
問(wèn)題接踵而至。
地面測(cè)控?cái)?shù)據(jù)顯示，重達(dá)581公斤的雙星組合體以每秒超過(guò)200度的速度瘋狂翻滾。
“這相當(dāng)于每1.8秒‘翻一次跟頭’，離心力足以將太陽(yáng)翼像紙片般撕碎?！敝袊?guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員白濤解釋?zhuān)俺Ｒ?guī)大衛(wèi)星每秒轉(zhuǎn)幾十度就可能散架?！?/p>
眼前最重要且緊急的問(wèn)題，就是讓衛(wèi)星“穩(wěn)”下來(lái)。
2024年3月14日0時(shí)前后，來(lái)自地面的“救援”開(kāi)始了。
77歲的工程顧問(wèn)、中國(guó)科學(xué)院院士顧逸東，工程總師林寶軍、工程副總指揮王強(qiáng)，在西昌緊急連線北京的工程總指揮高銘、工程副總師李緒志，會(huì)同衛(wèi)星系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)，成立應(yīng)急飛控小組。
他們的每一個(gè)決策，都關(guān)乎衛(wèi)星的命運(yùn)。
很快，小組給出應(yīng)急處置措施：通過(guò)緊急上注指令、修改參數(shù)閾值等操作，交替使用雙星組合體的發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣消除旋轉(zhuǎn)。
飛控團(tuán)隊(duì)用“每條指令發(fā)三遍”的土辦法，試圖讓衛(wèi)星“停轉(zhuǎn)”?！爱?dāng)時(shí)的發(fā)令單像雪片一樣飛來(lái)?！憋w控主管調(diào)度溫旭峰事后回憶道。
轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在14日凌晨3時(shí)前后。“DRO-B衛(wèi)星姿控發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火?！敝袊?guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員李笑月報(bào)告。
20分鐘后，雙星組合體成功“消旋”。
地月大救援的第一關(guān)，過(guò)了。
“太陽(yáng)翼異常！”新危機(jī)顯現(xiàn)。
地面站遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示：DRO-A衛(wèi)星的太陽(yáng)翼無(wú)法鎖定，DRO-B衛(wèi)星的太陽(yáng)翼則完全“脫臼”。
太陽(yáng)翼是衛(wèi)星的動(dòng)力源，其異常會(huì)導(dǎo)致電力告急，衛(wèi)星隨時(shí)可能因能源耗盡淪為太空垃圾。
“慶幸的是，太陽(yáng)翼發(fā)電正常?！睆堒娬f(shuō)。
飛控團(tuán)隊(duì)緊急開(kāi)展了一系列操作：注入姿態(tài)控制指令，通過(guò)反復(fù)調(diào)整對(duì)日姿態(tài)、平衡蓄電池充放電……最終讓“受傷”的太陽(yáng)翼“追光充電”。
“就像折翼的蒼鷹，用喙與利爪鉤住巖縫向上攀登?！敝袊?guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副研究員冷佳醒這樣形容衛(wèi)星的堅(jiān)韌。
“引力賽跑”
第二關(guān)驚險(xiǎn)渡過(guò)，但真正的考驗(yàn)才剛剛開(kāi)始。
軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)高度不足預(yù)期一半，燃料余量又捉襟見(jiàn)肘。如何將衛(wèi)星從“絕望軌道”拽回正軌？
2024年3月14日凌晨，張皓、白濤和飛控團(tuán)隊(duì)在機(jī)房熱烈討論，面對(duì)滿屏的預(yù)設(shè)程序，手寫(xiě)公式、敲擊代碼，開(kāi)始一場(chǎng)與引力的賽跑。
40小時(shí)不眠不休，軌道重構(gòu)方案誕生：衛(wèi)星需在120小時(shí)內(nèi)完成首次軌道機(jī)動(dòng)，否則將永遠(yuǎn)失去進(jìn)入DRO的機(jī)會(huì)。
張皓形容那段時(shí)間“腎上腺素狂飆”，困意被高壓驅(qū)散。
基于飛控團(tuán)隊(duì)的計(jì)算結(jié)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(shí)42分，第一次應(yīng)急處置軌道控制啟動(dòng)。
張皓清晰地記得這個(gè)時(shí)間。他們要將雙星組合體高度抬高到24萬(wàn)公里。
控制指令上注后，衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火持續(xù)了驚心動(dòng)魄的1200秒。
這是罕見(jiàn)的長(zhǎng)時(shí)間太空點(diǎn)火，也是決定衛(wèi)星救援成敗的“生死時(shí)刻”。
“若推力方向因質(zhì)心偏移產(chǎn)生干擾力矩，衛(wèi)星將可能再次失控?！睆堭┱f(shuō)。
千鈞一發(fā)的時(shí)刻，往往比想象中更安靜。
幾排弧形控制臺(tái)前，技術(shù)人員眼中布滿血絲。有人無(wú)意識(shí)地啃著指甲，有人反復(fù)擦拭眼鏡——所有人都在等待一個(gè)答案：“折翼蒼鷹”能否再次展翅高飛？
張皓真切體會(huì)到心臟狂跳的窒息感。當(dāng)DRO-A/B雙星組合體在大屏幕的演示動(dòng)畫(huà)中向上“攀爬”時(shí)，他的靜息心率從每分鐘60多次飆至每分鐘120多次。
“我當(dāng)時(shí)甚至聽(tīng)不到大廳里的聲音?！睆堭┱驹陲w控大廳后排，死死盯著屏幕。
當(dāng)屏幕顯示點(diǎn)火時(shí)間達(dá)1200秒，溫旭峰宣布“軌道控制圓滿成功”，大廳爆發(fā)出久違的掌聲。
這是張皓在此次任務(wù)中第一次聽(tīng)到掌聲。
他轉(zhuǎn)頭對(duì)同事許高杰擠出一句：“打100分！”
兩人短暫擁抱，眼角微濕。
幾天后，他們進(jìn)行了第二次近地點(diǎn)軌道機(jī)動(dòng)補(bǔ)救控制，雙星組合體被抬高到38萬(wàn)公里，越過(guò)“死亡線”。
“太空桌球”
這場(chǎng)持續(xù)120多天的“太空救援”，在2024年7月15日迎來(lái)終章。
當(dāng)“負(fù)傷”的雙星組合體滑入預(yù)定軌道，張皓瞥見(jiàn)有人抹眼角。
傳統(tǒng)上需要火箭直推38萬(wàn)公里的任務(wù)，被拆解為4次繞地、3次飛臨月球的“接力賽”。飛控團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了5次關(guān)鍵軌道機(jī)動(dòng)，以及無(wú)數(shù)次“心跳過(guò)山車(chē)”。
“我們就像在玩一場(chǎng)高難度的‘太空桌球’?！敝袊?guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心副研究員毛新愿說(shuō)，團(tuán)隊(duì)必須精準(zhǔn)計(jì)算每次機(jī)動(dòng)的“擊球點(diǎn)”，利用月球引力的“彈弓效應(yīng)”將衛(wèi)星推向正確方向。
這意味著，團(tuán)隊(duì)必須在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成數(shù)萬(wàn)次軌道計(jì)算，同時(shí)考慮太陽(yáng)、地球、月球引力的復(fù)雜影響，甚至手動(dòng)調(diào)整參數(shù)，拼盡全力處理極端情況。
“稍有偏差便會(huì)前功盡棄?！睆堭┱f(shuō)。
最終，團(tuán)隊(duì)以傳統(tǒng)方案1/5的燃料消耗，完成這場(chǎng)跨越約850萬(wàn)公里的絕地反擊。這個(gè)距離相當(dāng)于在地月之間走了11個(gè)來(lái)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(duì)“負(fù)傷”衛(wèi)星的樣子：DRO-A衛(wèi)星的太陽(yáng)翼呈近90度彎折，DRO-B衛(wèi)星的太陽(yáng)翼如折斷的翅膀，卻在深空背景下倔強(qiáng)舒展。
“雙星能源平衡，平臺(tái)及載荷工作正常?！?/p>
飛控大廳內(nèi)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(shí)際飛行驗(yàn)證。
2024年，中國(guó)人嘗試在此長(zhǎng)期駐留，才首次驗(yàn)證了這一理論的“極致潛力”。
2024年8月30日，DRO-A、DRO-B兩顆衛(wèi)星和此前已發(fā)射成功的DRO-L衛(wèi)星——三顆衛(wèi)星兩兩之間成功構(gòu)建K頻段微波星間測(cè)量通信鏈路，首次驗(yàn)證了地月空間尺度三星互聯(lián)互通的組網(wǎng)通信。
至此，全球首個(gè)基于DRO的地月空間三星星座成功實(shí)現(xiàn)在軌部署。
“以前總說(shuō)‘星辰大?！F(xiàn)在我們真的在搭建通往深空的港口。”王文彬說(shuō)，“三星組網(wǎng)構(gòu)成的‘地月燈塔’，未來(lái)可為月球基地導(dǎo)航授時(shí)，甚至為火星探測(cè)鋪就信息高速公路?！?/p>
這場(chǎng)地月大救援不僅挽回了價(jià)值數(shù)億元的衛(wèi)星，還驗(yàn)證了多項(xiàng)“全球首次”：航天器DRO低能耗入軌、117萬(wàn)公里超遠(yuǎn)距離星間通信、天基測(cè)定軌新體制……
為科研人員點(diǎn)贊！
綜合中國(guó)青年報(bào)、青蜂俠、中國(guó)科學(xué)報(bào)
