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什么是静止轨道卫星?卫星如何通过“漂星”实现“太空搬家”?

2024年03月18日 10:25 航天科技集团八院509所 作者: 用户评论(0

3月15日,风云四号A星经历了10天的“太空搬家”后成功定点于东经86.5度。此次“漂星”于3月5日启动,从东经104.7度开始,在新的位置上A星将持续“发光发热”,开展观测及服务。   此前,风云四号B星从东经135度“漂星”至东经105度,接替A星在静止轨道上提供观测和数据业务服务。那么,什么是静止轨道卫星“漂星”?卫星如何通过“漂星”实现“太空搬家”?这得从静止轨道卫星、漂星两个概念说起。

什么是静止轨道卫星?

静止轨道卫星顾名思义,是指运行在静止轨道上的卫星。该轨道的卫星相对地面各点是相对静止不动的,它的轨道周期和地球自转周期相同(24小时),也就是说如果我们站在原地不动,不管何时我们去寻找静止轨道卫星,它都在我们的同一方位。并且,这条轨道运行在赤道上空约36000千米的圆轨道上。

由于静止轨道卫星的这些特点,使得卫星正下方对应的地面点(简称星下点)在赤道上是“静止不动”的,该位置通常用经度表示,我们称为卫星的定点经度(简称轨位)。

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为了满足不同的居住需求,我们通常会搬家,从一个房子搬到另一个房子。同理,卫星也如此,为了满足不同的在轨任务需求,需要控制卫星从当前轨位移动到目标轨位,我们把这个“搬家”操作称之为“漂星”。

卫星如何实现“太空搬家”?

那么,卫星是如何实现“太空搬家”的?由于静止轨道卫星的特点是卫星相对于地球是静止不动的,为了改变卫星的轨位,就需要调整卫星的运动周期,使卫星轨道周期与地球自转周期不一致。   根据牛顿万有引力定律,卫星公转周期与它的轨道高度成正相关。卫星轨道越高,其运动周期越大;轨道越低,其运动周期越小。

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一般来说,当卫星轨道周期大于地球自转周期时,则星下点位置往西移动,即经度位置逐渐变小;反之,当卫星轨道周期小于地球自转周期时,其星下点位置则往东移动,即经度位置逐渐增大。   风云四号B星自2月1日起漂,于2月19日定点至105度,历经18天。考虑到卫星携带燃料以及在轨寿命,研制团队制定了最优的卫星“搬家方案”:先加速抬升轨道,增大卫星轨道周期,使卫星跑得比地球慢,卫星的星下点经度逐渐缩小,待卫星星下点逐渐靠近“新家”时,再对卫星“踩刹车”,减速降低轨道,减小卫星轨道周期,使卫星与地球跑得一样快。这样卫星就可以安稳地驻扎在“新家”了。

搬家第一步,加速。用加速方向的推力器点火,给卫星加速,将卫星轨道抬高。此时,卫星将逐渐远离家的位置。  

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搬家第二步,减速。用减速方向的推力器点火,对卫星进行刹车,将卫星轨道降低至原始高度,卫星抵达万里之外的“新家”。

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目前,风云四号A星和B星均已到达目标轨道位置,将为我国及更多“一带一路”国家和地区的天气预报、防灾减灾提供数据支撑。

审核编辑:黄飞

 

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( 发表人:黄飞燕 )

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