中國(guó)掌握衛(wèi)星養(yǎng)生之道 衍生出“長(zhǎng)壽家族”

服役期原本兩年，可在軌運(yùn)行至今已經(jīng)8年多仍“不服老”——實(shí)踐六號(hào)B01星的“長(zhǎng)壽基因”已經(jīng)衍生出了實(shí)踐系列衛(wèi)星這個(gè)“長(zhǎng)壽家族”。

在軌衛(wèi)星長(zhǎng)壽命絕不是偶然，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院（簡(jiǎn)稱五院）靠他們的創(chuàng)新為其植入了超期服役的“長(zhǎng)壽基因”。

“我國(guó)在軌的80余顆衛(wèi)星中，66顆出自五院。2008年在軌超期服役的衛(wèi)星是7顆，2012年年初是15顆，2012年年底這一數(shù)字達(dá)17顆。按照我們的分析，超期服役的衛(wèi)星數(shù)量有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)，占在軌衛(wèi)星中的比例也將持續(xù)上升。”五院院長(zhǎng)楊保華告訴記者，不少衛(wèi)星的“工齡”已超出正常設(shè)計(jì)壽命的2-3倍，依舊狀態(tài)良好，在軌運(yùn)行穩(wěn)定。

讓每一塊“板”都不短

談及實(shí)踐六號(hào)B01星的長(zhǎng)壽秘籍，相關(guān)人員認(rèn)為關(guān)鍵是因?yàn)閺男l(wèi)星設(shè)計(jì)、研制之初就注重不斷優(yōu)化衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)攻關(guān)，選用穩(wěn)定度更高的新技術(shù)、成熟度更高的新工藝、可靠性更優(yōu)的新產(chǎn)品對(duì)衛(wèi)星各系統(tǒng)和關(guān)鍵部件進(jìn)行“淬火”，為衛(wèi)星注入了“長(zhǎng)壽基因”。

實(shí)踐六號(hào)B01星安裝的由五院自主研制的我國(guó)首臺(tái)星敏感器，改寫了之前衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量只能依賴太陽(yáng)、地球作為參考系的歷史，大幅提升了衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)航的安全性、準(zhǔn)確性。多級(jí)冗余設(shè)計(jì)的在軌策略也引入到該星的設(shè)計(jì)當(dāng)中，即當(dāng)衛(wèi)星主計(jì)算機(jī)工作時(shí)，還有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)充當(dāng)“替身”，處于休眠備份狀態(tài)，一旦主機(jī)發(fā)生故障，替身就會(huì)頂上，確保衛(wèi)星有足夠的時(shí)間進(jìn)行故障排除。

如今，越來(lái)越多的長(zhǎng)壽技術(shù)、產(chǎn)品擺上了衛(wèi)星生產(chǎn)的供貨架，確保了衛(wèi)星壽命贏在起跑線。服務(wù)于我國(guó)通信衛(wèi)星的東方紅四號(hào)衛(wèi)星公用平臺(tái)較前一代平臺(tái)，使用壽命從8年提升到15年；性能更優(yōu)的二浮陀螺和三浮陀螺代替了傳統(tǒng)的液浮陀螺，設(shè)計(jì)使用壽命從原來(lái)的3-5年，大幅提升至8-15年，經(jīng)過(guò)對(duì)飛輪關(guān)鍵軸承部分進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，其壽命提升至8-15年；衛(wèi)星的“眼睛”載荷相機(jī)壽命從3年提升到5年；自主控制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，為衛(wèi)星關(guān)鍵產(chǎn)品裝上了“智腦”，各分系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自我診斷，自主檢測(cè)錯(cuò)誤，進(jìn)行在軌故障隔離……

“一個(gè)衛(wèi)星由成千上萬(wàn)個(gè)部件組成，任何一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)和部件罷工，都會(huì)宣告衛(wèi)星提前退休。”相關(guān)人員用“木桶理論”打了個(gè)形象的比方，“衛(wèi)星整體壽命取決于它壽命最短的那個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)或部件，要長(zhǎng)壽得‘讓每一塊板都不短’。”

掌握使衛(wèi)星長(zhǎng)壽的“養(yǎng)生之道”

穿梭在太陽(yáng)高能粒子、空間碎片、宇宙風(fēng)暴密布的惡劣空間環(huán)境中，衛(wèi)星發(fā)生磕磕碰碰，出現(xiàn)在軌異常在所難免。

先天基因再好，后天如果不注重養(yǎng)生保健，不及時(shí)處置小病小痛、任由其發(fā)展，壽命也長(zhǎng)不了。衛(wèi)星長(zhǎng)壽的另外一個(gè)關(guān)鍵“秘籍”是在軌維護(hù)。

五院于2004年成立航天器運(yùn)行管理中心，專攻衛(wèi)星的“健康醫(yī)療”和“養(yǎng)生之道”。

“快、準(zhǔn)、狠”是該院開展衛(wèi)星在軌管理的一個(gè)要訣。衛(wèi)星在軌出現(xiàn)異常，首先一定要在第一時(shí)間解決問(wèn)題，否則容易由一個(gè)小問(wèn)題衍生出更多問(wèn)題，繼而影響某一個(gè)系統(tǒng)，甚至整星運(yùn)行。如俄羅斯某衛(wèi)星就因?yàn)樘?yáng)粒子擊穿計(jì)算機(jī)芯片，而備份計(jì)算機(jī)切換不及時(shí)，導(dǎo)致電壓快速下降，最終造成整星失效、報(bào)廢。其次就是要準(zhǔn)、狠，衛(wèi)星在軌排故，最忌處置失當(dāng)，前些年，國(guó)內(nèi)某控制中心操作衛(wèi)星時(shí)，指令輸入錯(cuò)誤，衛(wèi)星發(fā)生翻轉(zhuǎn)，等衛(wèi)星搶救過(guò)來(lái)時(shí)，自白消耗了足夠它使用半年的推進(jìn)劑。這種因在軌管理失當(dāng)而引發(fā)的衛(wèi)星失效、“折壽”慘案并不鮮見。

“我們對(duì)在軌衛(wèi)星的管理實(shí)現(xiàn)了從被動(dòng)監(jiān)管到主動(dòng)出擊的跨越，建立起了完備的快速報(bào)警、處置機(jī)制，通過(guò)不斷積累，梳理常見在軌預(yù)案，編織對(duì)應(yīng)的指令單，只要一發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題，就能立刻通報(bào)，確定相應(yīng)的處置指令，進(jìn)行應(yīng)急控制，常規(guī)的應(yīng)急處置在半個(gè)小時(shí)內(nèi)就能解決，80%的在軌異常問(wèn)題能得到快速解決。”一名專業(yè)人士舉例說(shuō)，不久前，研究人員發(fā)現(xiàn)某衛(wèi)星工作時(shí)蓄電池放電較快，按照當(dāng)時(shí)速度，再過(guò)幾小時(shí)，衛(wèi)星的電壓就會(huì)低于警戒值，按照既定的應(yīng)急處置方案，只花了35分鐘就把問(wèn)題解決了。

正如一名稱職的好醫(yī)生，治病本領(lǐng)要高，還要掌握少得病、不得病的要方。五院通過(guò)對(duì)大量衛(wèi)星在軌的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，掌握了很多衛(wèi)星長(zhǎng)壽的“養(yǎng)生之道”，制定了衛(wèi)星科學(xué)的作息表，根據(jù)不同空間環(huán)境，提前做好防備。比如，研究發(fā)現(xiàn)一般的太陽(yáng)高能粒子爆發(fā)是三波攻擊，針對(duì)這一特點(diǎn)，技術(shù)人員會(huì)提前做好防護(hù)，最大程度保證了衛(wèi)星的“健康”。也正是有了如此科學(xué)細(xì)致的在軌管理，距離地球幾萬(wàn)公里的遙遠(yuǎn)深空，顆顆衛(wèi)星才能歡暢地在浩瀚的宇宙中追逐、嬉戲。

衛(wèi)星長(zhǎng)壽帶來(lái)的效益可用千億計(jì)算

多年來(lái)，五院下大力氣開展新技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、宇航能力建設(shè)、工藝振興等“挖潛”工程，數(shù)千項(xiàng)國(guó)家專利、核心技術(shù)，近百項(xiàng)具有自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“拳頭產(chǎn)品”，為衛(wèi)星的長(zhǎng)壽命增添了底氣。

此外，五院還不斷提升在軌管理的科學(xué)化水平，為每顆衛(wèi)星建立自己的“健康檔案”，尤其是重點(diǎn)剖析長(zhǎng)壽命衛(wèi)星的在軌數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了很多技術(shù)的科學(xué)性、實(shí)用性，并將成熟、成功的技術(shù)在其他衛(wèi)星上進(jìn)行推廣。這也使衛(wèi)星“集體長(zhǎng)壽”這一美麗的夢(mèng)想正逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

衛(wèi)星長(zhǎng)壽了能帶來(lái)多大的效益呢？

“一顆衛(wèi)星的投資一般在10億元左右，拿現(xiàn)在低軌道衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，正常壽命為5年，平均下來(lái)每年的成本是2億多元，實(shí)踐六號(hào)B01星超期5年，相當(dāng)于直接為國(guó)家節(jié)省了10多億元的衛(wèi)星制造成本，由此而節(jié)省下來(lái)火箭發(fā)射等各環(huán)節(jié)的費(fèi)用還有很多。”衛(wèi)星應(yīng)用專家算了一筆賬，現(xiàn)在衛(wèi)星應(yīng)用日益廣泛，轉(zhuǎn)播電視、廣播、導(dǎo)航、授時(shí)、對(duì)地遙感等業(yè)務(wù)服務(wù)著上億人口，影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每個(gè)角落，有些甚至走出“國(guó)門”賺外匯。因此，由衛(wèi)星長(zhǎng)壽衍生、創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效益，可用百億甚至千億來(lái)計(jì)算。

（《科技日?qǐng)?bào)》）