驚傳惡耗：中國新發射的北斗1D星可能出問題了？

2007-02-13 02:59 作者:168cchh 一、北斗1D應該是什麼樣的衛星。
官方的發射消息出來後，我們根據長三甲火箭、西昌發射和要做四次轉軌等信息，可以確定這是一顆和前三枚北斗一樣的靜止衛星。我們很快跟蹤到的軌道信息也證明它被打到了同步轉移軌道。
我們現在打的靜止衛星不是用東三平臺，就是用東四。東四平臺太大，長三甲帶不動，而且首星鑫諾二號剛挂了。東三平臺還有種稍加改進的東三甲，主要是升級了電源系統，其它基本一樣，所以北斗1D用東三還是東三甲對我們議題影響不大。
二、北斗1D的作用
這顆北斗本來是要發揮承前啟後的作用的。前兩顆北斗明年就到陽壽了，必須打上這顆靜止星，與北斗三號一起繼續維護北斗導航系統的正常工作。而北斗二代的星座中本來就是要有四顆靜止星的，這顆星屆時可以繼續發揮作用。因此它目前算是北斗一代組成部分，未來可以納入二代系統。
北斗1D比1A和1B晚射6年多,比1C晚射近4年,肯定會實驗某些新的系統,特別是應該到北斗2代的關鍵技術。很可能這次已換用國產的原子鐘。此前三星用的是進口貨，受禁運限制，精度較差。根據以前披露的情況，北斗二代已選用北大研製的銣鐘，穩定度達到2－3×10－14/日，這不僅比一代高出數個指數級，而且也略強於現役GPS和GLONASS的星鐘，而與其改進型及伽利略系統相當，其重量估計不會超過20公斤，可以說一舉解決卡脖子問題，而達到國際先進水平。使用這種高性能國產星鐘的北斗二代，應能達到ＧＰＳ二代的技術和性能水平．
另外，1D很可能使用有源和無源雙信號，在保留一代簡訊功能的同時測試無源定位技術。
據範本堯在發射１Ｃ後的預告，這顆北斗１Ｄ的壽命將是１０年，原本是打算服役到１０１７年的．
三、北斗1D的發射及定位程序應該是什麼樣的：
第一步：長三甲先將衛星打入同步轉移軌道，這是一個近地點２００公里左右，遠地點大約３６００００至４００００多公里的大橢圓軌道，衛星在近地點時跑得最快，遠地點時最慢，這個原理大家在中學都學過。值得一提的是，此時的軌道傾角通常是２５度到２８度左右，原因是西昌不在赤道上，從較高緯度打上去必然帶一定傾角。以後從海南打，傾角應該會小些。
第二步：星箭分離後，要完成各種率阻尼（把火箭的擾動消除掉），然後用星上設備進行太陽捕獲，再根據得到的太陽位置將星體的Ｚ軸對準太陽，整個星體繞Ｚ軸以每秒０．５度的角速度慢速旋轉。以上姿態調整叫做建立巡航姿態。
第三步：衛星接近遠地點時將巡航姿態改為遠地點點火姿態，４９０Ｎ推力的遠點地發動機點火開始轉軌，衛星重新建立巡航姿態。衛星由同步轉移軌道進入第一中間軌道，此時軌道近地點高度大幅提升，傾角也開始縮小。
第四步：在第二個遠地點重複上述動作，衛星在遠地點發動機推動下由第一中間軌道轉入第二中間軌道，軌道變得更圓，傾角更小。
第五步：衛星第三次啟動遠地點發動機，從第二中間軌道進入准同步軌道。此時衛星已經不會飛離我們的地面測控區了，遠望船隊可以班師回朝了。
第六步：用衛星上的調姿用的１０Ｎ推力器調整衛星準確進入預定位置。
其它靜止衛星發射與此大同小異，都要經過同步轉移軌道，因為這樣最節省燃料。只是轉軌策略有所不同，有的從同步轉移軌道直接上准同步軌道，有的只經過一次中間軌道，這次就是我前面提的四次轉軌。另外，有的在同步轉移軌道就一次性打開太陽帆，有的大型靜止衛星則用二次打開技術，以免轉軌時損傷。
三、北斗1D出了什麼問題
上次鑫諾二號是在最後一步精確定位時出的問題，據說是太陽能帆板二次打開出了故障。
這次更慘，竟然在同步轉移軌道上就挂了！
靜止衛星從發射到定點成功的總時間有長有短，８天１０天不算什麼。但作為需要四次轉軌的北斗二號，這麼多天還在同步轉移軌道上轉悠，那就已經沒戲了。網友們從第四天開始擔心，從第五天開始罵娘，還是有一定道理的。
官方沒有任何消息。小道消息說是電源系統故障，但太陽能帆板已經打開。我們不知是否真實，只能說沒看出這消息與觀察到的情況有什麼矛盾之處。
以前我們出過姿態失控問題，但只要有電有燃料，衛星總是有救的。正常情況下是地面髮指令而衛星自主動作，如果不行可以切換為星地大回路的控制方式，把它給穩下來。但現在這麼多天過去，應該能想的招都想了，居然沒解決問題，恐怕不是簡單的姿態控制問題。
以前我們也出過燃料泄露問題。這種東三平臺的燃料是裝在兩個內徑一米的球罐中的，遠地點發動機和姿態發動機都從這裡面統一調配。出現兩罐一起迅速泄光的可能性實在很小。那麼如果只是慢泄，1300多公斤的燃料足以支撐一段時間，不會影響調姿和至少第一次變軌。看來這種可能性也不大。
能在第一時間就殺死一顆衛星的就是掉電。
東三平臺的電源，是兩隻共22.7平米的太陽能帆板加兩組28節45Ah的鎘鎳電池。箭星分離後的動作要靠電池供電，但它持續不了多少天，所以要在同步轉移軌道上一次性打開太陽帆板，以後衛星飛到日照區用太陽能供電並給蓄電池充電，飛進星蝕區就蓄電池了。該平臺的供電用的是雙母線。
如果太陽能帆板沒打開，那這麼多天下來肯定早沒電了，衛星也就徹底完了。還好據說是打開了。本來太陽能帆板最容易出問題是在轉軌時，遠地點發動機點火後的巨大過載容易損傷脆弱的帆板，但這次還沒轉軌過，太陽能帆板不應該出問題的。
如果是蓄電池出問題了，要看問題多嚴重。如果只一部分完了還好，在日照區可以供電並給倖存的電池充電，進入星蝕區後僅維持起碼的最低量供電，給衛星留口氣，這樣雖然衛星即使定位成功也是殘廢了，但至少可以暫時不影響調姿和啟動遠地點發動機轉軌。但遺憾的是，我們沒看到轉軌，因此可以排除只有部分電池損壞的情況。
如果是供電母線燒了，那就徹底踏實了。這種可能性最大。
我相信，如果前一步出了問題，只要能進行下一步，哪怕終將成為廢星，我們一定會讓它儘可能多走一步的。現在一上去就挂了，只能說明在第一時間受了致命傷，已經回天乏術了。這種情況掉電的可能性較大，而電源系統中燒掉母線或蓄電池徹底完蛋的可能性較大。考慮到蓄電池和母線都是雙系統而且上天前反覆測試過的，很可能是某種因素造成系統短路。
四、事件的影響
客觀的說，這次損失從經濟上和技術上都沒有鑫諾一號那樣大。北斗１Ｄ是個中型靜止衛星，衛星和火箭的造價不能與鑫諾一號相提並論，也無經濟上的連帶損失。而且這是個成熟平臺，出問題的不是要驗證的新技術。因此它的負面影響可望隨著下顆衛星發射的成功得到消除。會給眾望所歸的北斗二代造成延遲，但估計不會拖多久，今年可能接著打北鬥。
雖然從單獨看問題不很嚴重，但與鑫諾二號失手結合在一起看，其造成的心理陰影就很大了。讓人懷疑中國航天是否又走入一個事故高發期了。只不過上次主要是火箭系統，這回是衛星。
五院確實應該認真總結教訓了。但我總覺得，連續出問題，似乎不只是個質量或管理問題，不能排除有些技術上風險估計不足。設計上雙保險而且上天前反覆檢測的衛星，居然不斷出問題，令人難以理解。是否是火箭的衝擊和振顫超過衛星所能承受範圍，或者星箭分離時火工件動作傷及星體等等，恐怕不是沒有可能。一院也別高奏凱歌馬放南山，應該從這個體系角度徹查一下原因，然後五院有針對性地採取加固措施提高衛星的安全冗余度。
希望大家反應不要過激。