什么是靜止軌道衛星?衛星如何通過“漂星”實現“太空搬家”?
3月15日,風云四號A星經歷了10天的“太空搬家”后成功定點于東經86.5度。此次“漂星”于3月5日啟動,從東經104.7度開始,在新的位置上A星將持續“發光發熱”,開展觀測及服務。 ? 此前,風云四號B星從東經135度“漂星”至東經105度,接替A星在靜止軌道上提供觀測和數據業務服務。那么,什么是靜止軌道衛星“漂星”?衛星如何通過“漂星”實現“太空搬家”?這得從靜止軌道衛星、漂星兩個概念說起。
什么是靜止軌道衛星?
靜止軌道衛星顧名思義,是指運行在靜止軌道上的衛星。該軌道的衛星相對地面各點是相對靜止不動的,它的軌道周期和地球自轉周期相同(24小時),也就是說如果我們站在原地不動,不管何時我們去尋找靜止軌道衛星,它都在我們的同一方位。并且,這條軌道運行在赤道上空約36000千米的圓軌道上。
由于靜止軌道衛星的這些特點,使得衛星正下方對應的地面點(簡稱星下點)在赤道上是“靜止不動”的,該位置通常用經度表示,我們稱為衛星的定點經度(簡稱軌位)。
為了滿足不同的居住需求,我們通常會搬家,從一個房子搬到另一個房子。同理,衛星也如此,為了滿足不同的在軌任務需求,需要控制衛星從當前軌位移動到目標軌位,我們把這個“搬家”操作稱之為“漂星”。
衛星如何實現“太空搬家”?
那么,衛星是如何實現“太空搬家”的?由于靜止軌道衛星的特點是衛星相對于地球是靜止不動的,為了改變衛星的軌位,就需要調整衛星的運動周期,使衛星軌道周期與地球自轉周期不一致。 ? 根據牛頓萬有引力定律,衛星公轉周期與它的軌道高度成正相關。衛星軌道越高,其運動周期越大;軌道越低,其運動周期越小。
一般來說,當衛星軌道周期大于地球自轉周期時,則星下點位置往西移動,即經度位置逐漸變小;反之,當衛星軌道周期小于地球自轉周期時,其星下點位置則往東移動,即經度位置逐漸增大。 ? 風云四號B星自2月1日起漂,于2月19日定點至105度,歷經18天。考慮到衛星攜帶燃料以及在軌壽命,研制團隊制定了最優的衛星“搬家方案”:先加速抬升軌道,增大衛星軌道周期,使衛星跑得比地球慢,衛星的星下點經度逐漸縮小,待衛星星下點逐漸靠近“新家”時,再對衛星“踩剎車”,減速降低軌道,減小衛星軌道周期,使衛星與地球跑得一樣快。這樣衛星就可以安穩地駐扎在“新家”了。
搬家第一步,加速。用加速方向的推力器點火,給衛星加速,將衛星軌道抬高。此時,衛星將逐漸遠離家的位置。 ?
搬家第二步,減速。用減速方向的推力器點火,對衛星進行剎車,將衛星軌道降低至原始高度,衛星抵達萬里之外的“新家”。
目前,風云四號A星和B星均已到達目標軌道位置,將為我國及更多“一帶一路”國家和地區的天氣預報、防災減災提供數據支撐。
審核編輯:黃飛
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( 發表人:黃飛燕 )