4月15日，在一場(chǎng)關(guān)于地月空間探索研究學(xué)術(shù)研討會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心宣布成功構(gòu)建國(guó)際首個(gè)基于DRO的地月空間三星星座，首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天器低能耗地月轉(zhuǎn)移。與此相關(guān)，一場(chǎng)發(fā)生于一年多前、挽救未能入軌衛(wèi)星的衛(wèi)星極限生死救援的故事同時(shí)對(duì)外披露，這場(chǎng)太空救援前后持續(xù)達(dá)120多天，最終完成了這場(chǎng)跨越約850萬(wàn)公里的絕地反擊。

高揚(yáng)，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，本次探索任務(wù)的首席科學(xué)家。2024年3月13日，DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空時(shí)，他就在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)。

DRO-A/B雙星組合體是中國(guó)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“地月空間DRO探索研究”的一部分，在他們發(fā)射前，該先導(dǎo)專項(xiàng)首顆試驗(yàn)衛(wèi)星DRO-L已于2024年2月3日成功進(jìn)入太陽(yáng)同步軌道，用三星組網(wǎng)的方式踏出地月空間探索的第一步，生成并實(shí)施這一構(gòu)思，高揚(yáng)和他的團(tuán)隊(duì)用了近二十年時(shí)間。

記者：高老師有一個(gè)概念，地月空間我們?cè)趺蠢斫馑?？地月空間到底范圍是多大？比如我們知道地球有近地軌道，月球同樣有一個(gè)近月亮的軌道，這個(gè)地月空間是在這兩個(gè)軌道的什么地方或者說(shuō)它有多大的空間？

高揚(yáng)：這個(gè)空間可能狹義的就是地球到月球之間這塊空間就是地月空間，但是從我們可能學(xué)術(shù)研究的層面，我們把地月空間一直能夠拓展到距離地球200萬(wàn)公里這么一個(gè)空間。

高揚(yáng)：因?yàn)檫@個(gè)大概能夠到地月系統(tǒng)引力的邊界，我們?cè)龠h(yuǎn)了以后把航天器送到200萬(wàn)公里以外，基本上就不會(huì)受到地月系統(tǒng)的引力了，我們?cè)趺礃娱_發(fā)和利用地月空間這是一個(gè)問號(hào)以前，可能在20世紀(jì)大家都沒有考慮過這個(gè)事情。

高揚(yáng)：1957年人類的第一顆人造衛(wèi)星上天，中國(guó)是1970年，我們光是利用地球軌道就能做很多事情了。包括我們的遙感衛(wèi)星對(duì)地球全面觀測(cè)，導(dǎo)航衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)全球定位，這個(gè)已經(jīng)有很大很多的事情可以干了，這些工作已經(jīng)占據(jù)了人類航天工程師們很大的時(shí)間精力了。再往遠(yuǎn)一直到應(yīng)該說(shuō)是2010年以后，才開始大家去思考重返月球、探索月球、探索火星，才掀起了這么一個(gè)新的熱潮。

理論上，在地月空間存在著一種被命名為DRO的特殊軌道，這是二十世紀(jì)五六十年代科學(xué)家通過計(jì)算得出的預(yù)測(cè)，由于DRO處于地月空間的特殊位置，航天器在前往DRO的過程中，可以巧妙地借助太陽(yáng)和月球的引力作用，如同搭載“順風(fēng)車”，從而實(shí)現(xiàn)低能耗入軌。理論上，只需傳統(tǒng)入軌方式五分之一的燃料。DRO另一個(gè)誘惑之處在于，一旦衛(wèi)星進(jìn)入到這里，就能和地球、月球形成一種三體關(guān)系，相互之間的引力平衡，可以讓衛(wèi)星在這里穩(wěn)定運(yùn)行超過百年。因此，這種軌道被稱為連接地球、月球、深空的“十字路口”或“天然良港”，人們想象著它可以成為通往月球、火星甚至更深遠(yuǎn)深空以及返回地球的理想中轉(zhuǎn)樞紐。

高揚(yáng)：地月空間可能從20世紀(jì)都是屬于比較自由的探索，一些數(shù)學(xué)家做了很多的工作，計(jì)算出了一些奇特的軌道，但是可能到此就結(jié)束了，因?yàn)閺臄?shù)學(xué)到一個(gè)航天工程還有很長(zhǎng)的路要走。

理論很豐滿，但從理論誕生許多年以來(lái)，并沒有任何一個(gè)國(guó)家或個(gè)人對(duì)這一理論進(jìn)行過真正的實(shí)踐和檢驗(yàn)。2012年，中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用中心成立空間探索研究室。

高揚(yáng)：他們找到了很多穩(wěn)定的周期軌道，也提出了一些想法，但是最后真正落實(shí)下去的，我們這個(gè)落實(shí)得算是比較快的，因?yàn)橐鋵?shí)一個(gè)設(shè)想到工程實(shí)際，我想只有一個(gè)大國(guó)可能才能去實(shí)現(xiàn)得了。

2022年，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)實(shí)施戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“地月空間DRO探索研究”，創(chuàng)新性提出向地月空間發(fā)送三顆衛(wèi)星的規(guī)劃，由高揚(yáng)擔(dān)任先導(dǎo)專項(xiàng)的首席科學(xué)家，負(fù)責(zé)空間任務(wù)總體設(shè)計(jì)和組織開展在軌科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)。

記者：這個(gè)先導(dǎo)項(xiàng)目的設(shè)置它想解決什么問題，在這么一個(gè)巨大的空間里面我們的目標(biāo)是什么？

高揚(yáng)：當(dāng)時(shí)是定了三個(gè)目標(biāo)，第一個(gè)就是我們要實(shí)際把航天器送到我們叫作DRO遠(yuǎn)距離逆行軌道，實(shí)際走一輪看看，它到底是不是符合我們之前說(shuō)到的這些獨(dú)特的性質(zhì)，比如說(shuō)低能量進(jìn)入軌道，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定停泊，還有能夠低能量再機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)移出來(lái)。

高揚(yáng)：第二個(gè)我們提出了用三顆衛(wèi)星讓它們之間互相建立測(cè)量通信鏈路，它們就能互相知道相互的位置，來(lái)提出一種新的我們叫作天基測(cè)定軌或者定軌導(dǎo)航新質(zhì)能力。

跨越了做什么的門檻，就進(jìn)入到工程實(shí)施階段。2024年2月該先導(dǎo)專項(xiàng)首顆試驗(yàn)衛(wèi)星DRO-L成功發(fā)射；2024年3月13日，DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，星箭分離之前的最后時(shí)刻，考驗(yàn)來(lái)臨。

短暫的異常之后，雙星組合體飛出測(cè)控區(qū)，就此消失不見。

約40分鐘后，測(cè)控系統(tǒng)終于捕獲到雙星組合體的衛(wèi)星信號(hào)，但信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)。

此時(shí)，DRO-A/B雙星組合體被甩到了遠(yuǎn)地點(diǎn)僅13.4萬(wàn)公里的“絕望軌道”，而按照計(jì)劃，它的遠(yuǎn)地點(diǎn)應(yīng)該是預(yù)先設(shè)計(jì)的29.2萬(wàn)公里。也就是說(shuō)，它到達(dá)的位置，連預(yù)先設(shè)計(jì)的一半都不到。地面測(cè)控?cái)?shù)據(jù)還顯示，重達(dá)581公斤的雙星組合體以每秒超過200度的速度瘋狂翻滾，這樣的速度意味著衛(wèi)星攜帶的太陽(yáng)能帆板大概率會(huì)受傷，甚至有可能會(huì)折斷。

高揚(yáng)：第一時(shí)間我們衛(wèi)星測(cè)控的團(tuán)隊(duì)就給它發(fā)射消旋的指令，正常情況下可能發(fā)一遍就夠了，因?yàn)檗D(zhuǎn)起來(lái)了，有時(shí)候天線可能就收不到了，所以我們一個(gè)指令發(fā)三遍確保它能夠收得到，這個(gè)指令發(fā)送了以后，它真的產(chǎn)生了效果。

一連串的指令發(fā)出20分鐘后，雙星組合體異常旋轉(zhuǎn)消失。地面站遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示：DRO-A衛(wèi)星的太陽(yáng)翼無(wú)法鎖定，DRO-B衛(wèi)星的太陽(yáng)翼則完全“脫臼”。太陽(yáng)翼是衛(wèi)星的動(dòng)力源，其異常會(huì)導(dǎo)致電力告急，衛(wèi)星隨時(shí)可能因能源耗盡淪為太空垃圾。

從接收到衛(wèi)星信號(hào)的那一刻開始，一場(chǎng)深空“極限救援”就已經(jīng)開始。地面上，院士、工程總師、工程總指揮等專家組成應(yīng)急飛控小組，通過注入姿態(tài)控制指令，反復(fù)調(diào)整衛(wèi)星的對(duì)日姿態(tài)，最終讓“受傷”的太陽(yáng)翼“追光充電”。這樣的確能為衛(wèi)星續(xù)命，但它能否去到它該去的地方，才是最大的懸念，也是最大的挑戰(zhàn)。

在團(tuán)隊(duì)中，張皓的任務(wù)是計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的軌道，他手中有提前做好的應(yīng)急預(yù)案，但DRO-A/B雙星組合體軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)高度不足預(yù)期一半，且太陽(yáng)能帆板受損，理論上的可行要靠張皓和團(tuán)隊(duì)重新計(jì)算軌道來(lái)實(shí)行。

40小時(shí)不眠不休，軌道重構(gòu)方案誕生：衛(wèi)星需在120小時(shí)內(nèi)完成首次軌道機(jī)動(dòng)，否則將永遠(yuǎn)失去進(jìn)入DRO的機(jī)會(huì)。

基于飛控團(tuán)隊(duì)的計(jì)算結(jié)果，工程總體做出決策：雙星不分離，交替利用雙星燃料抬升軌道高度，全力保障雙星組合體飛抵DRO。3月18日12時(shí)42分，第一次應(yīng)急處置軌道控制啟動(dòng)，目標(biāo)是將雙星組合體高度抬高到24萬(wàn)公里。

把漫長(zhǎng)的路程化整為零，分階段來(lái)完成，這就需要雙星組合體根據(jù)具體目標(biāo)數(shù)次改變軌道。

2024年7月15日，這場(chǎng)持續(xù)120多天的“太空救援”迎來(lái)終局，“負(fù)傷”的雙星組合體滑入預(yù)定軌道，團(tuán)隊(duì)以傳統(tǒng)方案1/5的燃料消耗完成這場(chǎng)跨越約850萬(wàn)公里的絕地反擊，這個(gè)距離相當(dāng)于在地月之間走了11個(gè)來(lái)回。8月28日，DRO-A/B雙星組合體成功分離，雙星互相拍照，直到此刻，高揚(yáng)團(tuán)隊(duì)才清晰地看到了衛(wèi)星的傷情。

2024年8月30日，DRO-A、DRO-B兩顆衛(wèi)星和此前已發(fā)射成功的DRO-L衛(wèi)星——三顆衛(wèi)星兩兩之間成功構(gòu)建通信鏈路，至此，此次地月空間DRO探索研究取得一系列實(shí)質(zhì)性突破，包括多項(xiàng)“國(guó)際首次”——國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)航天器DRO低能耗入軌，國(guó)際上首次驗(yàn)證117萬(wàn)公里超遠(yuǎn)距離星間通信，國(guó)際上首次驗(yàn)證地月空間衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星定軌導(dǎo)航能力等。

記者：這個(gè)節(jié)省的時(shí)間太多了，以前是兩天，現(xiàn)在搬到低軌上以后就用了三個(gè)小時(shí)，這為以后提供了一個(gè)什么便利？

高揚(yáng)：提供了我們能夠支持更多的目標(biāo)，能夠快速跟蹤測(cè)量確定衛(wèi)星的軌道。比如說(shuō)我們兩天我只能跟一個(gè)目標(biāo)，我們現(xiàn)在靠L星低軌道的三個(gè)小時(shí)跟一個(gè)目標(biāo)，兩天48小時(shí)，我們除以三，我們就能跟十六個(gè)目標(biāo)。大幅提升了我們定軌支持的能力，我們同一時(shí)間能夠服務(wù)于更多的地月空間的航天器，讓它們更好地工作。

來(lái)源： 央視新聞客戶端