“风云一号”气象卫星是我国目前唯一的在轨运行的极轨卫星,自升空运行的两年多时间里,能在经历两次坎坷后再度建立正常姿态,并发回清晰的云图资料,说明我国第一代太阳同步极轨卫星不仅在云图质量方面具有较高的水平,而且在卫星控制技术上也达到了新的高度。它是我国航天技术发展中的一笔极其珍贵的财富,不仅为卫星抢救技术积累了丰富的经验,也为今后研制高质量长寿命的极轨卫星提供了可靠的保证。
坚定信心 变废为宝
“风云一号”气象卫星于1990年9月3日发射升空,正常运行了五个半月,为我国气象事业和国民经济建设作出了积极的贡献,得到了国内外的一致赞誉和好评。1991年2月14日,由于星上计算机系统工作出现故障,造成高压氮气耗尽而失控自旋,中断发回云图信号。后经中国空间技术研究院和西安卫星测控中心组成的卫星抢救试验队75天的日夜抢救,卫星再度发回清晰的云图资料,为我国1991年抗洪救灾提供了科学依据,但后来卫星工作状态时好时坏,最后于1992年1月完全失去控制。
卫星失控已达10个月之久,还有没有再次抢救成功的希望?人们持怀疑态度是可以理解的,因为即使像美国这样高科技十分发达的国家也没有在一颗卫星上两次抢救成功的先例*为研制“风云一号”气象卫星倾注了10多年心血的广大科技人员,对这颗卫星怀着深深的眷恋,他们运用掌握的各种技术手段,模拟了多种抢救方案,为使卫星早日恢复正常姿态做了大量的准备工作。“711”工程总设计师任新民的指示更坚定了大家的信心,他说“不能轻易放弃,一定要作最后努力,能再次抢故成功,它的意义比发射一颗新卫星还要大。”于是以“风云一号”气象卫星副总设计师徐福祥为首的试验队,满怀信心奔赴西安会同西安卫星测控中心的同志们,开始实施“风云一号”气象卫星的再次抢救工作。
科学的分析 果断的措施
信心必须建立在科学的基础上。果断的措施,来源于准确的判断,而正确的判断又来源于对卫星各种信号的科学而精确的分析。试验队于92年10月21日进驻西安测控中心后,立即会同西安测控中心的专家们共同制订了抢救方案和流程。
第一步工作首先对星上单机工作性能进行测算,针对单机存在的问题,采取措施,促使单机正常工作,当发现提供卫星能源的太阳电池阵有0-8 A的波动,卫星的牵动角很大,而且由于卫星处于阴影期,光照不足使输出的电压不足30伏,难以维持卫星正常工作_姿控系统的同志作了多次矫正平伏卫星的举动,使输出电流恢复到5-8 A,保持太阳帆板的稳定,扩大光照面,使能源输出电压提高到35伏以上。能源系统能提供正常的能源,这是抢救卫星的前提和基础。在测算星上计算机系统时,发现A机已完全失去功效,这看起来是件坏事,但危机中孕育着希望。因为只有在A机完全失去功效的条件下,其功能才能自动切换到B机,让B机开展工作。经过试验队同志们的不懈努力,几天以后,发现星上B机开始工作了,而且B机的功能比A机更能自动控制“看门狗”“乱咬”现象,这为抢救工作创造了极为有利的条件。由于B机正常工作,使原来停止工作的大飞轮开始起旋,转速为4000 r/s,这是重新捕获卫星姿态的关键。经判断分析这时的整星动量已超出中心动量4牛顿米秒,捕获卫星姿态已成为可能。经过一系列对卫星单机的测算,确立了卫星的运动状态,并根据遥测数据,最终测定了卫星的转速。
第二步,重新捕获卫星,进一步调正姿态、试验队的同志们日以继夜地每天坚持跟踪6~7轨,对卫星进行严密监视,对遥测数据进行细致认真的分析判断。10月28日,副总设计师徐福祥发觉卫星每天以16~20°向偏离太阳方向进动,此时,卫星处于十分危急的状态,必须立即拿出抢救方案,经仔细观察与分析,发现太阳电流有1 A的变化,便立即采取溢出清零和切磁的措施,使卫星进动得以控制。
在抢救过程中,当卫星姿态在原先用静态地平仪设置虚假姿态来控制大飞轮转速方案不稳定的情况下,科技人员立即采取遥控注数修正滚动地平仪标准弦宽的方案,从而达到稳定大飞轮转速的目的。
由于周到细致、一丝不苟的观察和分析,准确把握存在问题的症结,及时采取果断措施调动星上一切可以调动的积极因素,一步一个脚印地将已经失去控制10月之久的卫星在11月4日早上重新捕获,这样就为下一步工作即打开云图发射机和扫描辐射机奠定了基础。在11月4日晚上23时40分,当卫星再次返回我国上空时,试验队同志稳妥地发出打开云图和传输系统的指令,乌鲁木齐卫星地面接收站马上收到“风云一号”气象卫星发回的清晰的高质量的云图资料,并通知西安测控中心,把云图资料传送到北京国家气象与卫星气象中心。中央电视台于11月5日晚上新闻联播以后的气象预报节目中,播发了中断10个月之久的“风云一号”气象卫星摄下的清晰的可见光和红外云图照片,并就此宣告失控10个月之久的“风云一号”气象卫星再次抢救成功。同时也完全证明了试验队的一切抢救方案是正确有效的。这时连续奋战15个昼夜的试验队和西安卫星测控中心的同志们沸腾了,他们为这一卫星抢救史上的奇迹而欢呼。
紧密配合 协同作战
抢救“风云一号”气象卫星的工作,是一项十分细致而复杂的系统工程,必须各个方面紧密配合,协同作战,任何一个细小的环节稍有差错,都可能导致抢教工作化为泡影。因此要求每一个参试人员必须有高度的责任心、敏锐的洞察力和严谨踏实、一丝不苟的工作作风。在15个日日夜夜里,试验队的同志从卫星的千万个遥测数据中寻找卫星运动的规律,从某些参数瞬间变化中不放过任何一个疑点,并从多方面论证分析这种疑点问题的原因,采取果断的应急措施。如10月27日晚上太阳电池阵电流输出相差1安培,正是这个较小的变化,如果没有高度的责任心和敏锐的洞察力,是难以发现问题的,假如稍有疏忽和丝毫的懈怠,放过这一疑点,就将直接导致抢救工作前功尽弃。值得一提的是西安测控中心的长期管理室、指控站、软件室和长春、喀什等地面测控站的科技人员,他们刚刚执行完澳星和两颗尖兵卫星的测控任务,又忙于做第二颗澳星即将发射的准备工作的间隙中,集中精力紧密配合试验队的工作,并在整个抢救卫星工作过程中,准确无误地把一条条遥控指令,一组组遥控指数送上去,把卫星的每个细微变化等信息及时、准确地输送回地面,保证了每一个抢救方案的实施,赢得了时间,产生了及时的效应。所以“风云一号”气象卫星再次抢救成功,是各个方面紧密配合、大力协同的结果。
“风云一号”气象卫星再次抢救成功,同领导的支持、关心分不开的。年过70高龄的“711工程”任新民总设计师,坐镇西安运筹帷幄,不是亲临现场指导,就是通过电话了解抢救工作每个细节;远在上海的“风云一号”气象卫星总设计师孟执中研究员,也时刻注视着抢救工作的进展。由于领导的关心、支持,加之全体参与抢救工作的科技人员的努力与配合,保证了“风云一号”气象卫星再次抢救方案的顺利实施并获成功,创造我国卫星抢救史上的奇迹,为我国空间技术的发展作出了贡献。