亚星三号通信卫星的月球之旅

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/04 03:12:21


一件非常有趣,可以说碉堡了的事情。我搜索了一下,大概年代久远,而且事情本身也不太轰动,所以在汉语互联网上只有两篇杂志文章的翻录。

全文由本人整理,欢迎转载,但媒体和通讯社使用的话,请明确注明出处(©超级大本营论坛)



1997年12月24日发射的亚洲卫星三号,是原定于定位在105.5°E的地球同步轨道卫星,由于质子火箭的Blok DM3上面级故障而送入了无用轨道(203×36000公里,倾斜角51°的倾斜轨道)。香港亚洲卫星公司向保险公司申告全损,获赔二亿美元。

但卫星制造商休斯公司认为卫星仍可补救。从1998年4月12日起,休斯控制卫星连续11次点火,将卫星调整到了一条远地点321000公里的轨道上,再在1998年5月7日进行了第12次点火,让卫星进入奔月轨道,借助月球引力,让卫星绕月球转了半圈,再被月球引力抛回来,这一次飞行离月球表面最近时为6200公里。返回后的亚星三号近地点提升到了42000公里,倾斜角从51°减小到了18°,这仍非可用轨道。于是休斯公司在6月1日起开始操纵该卫星第二次奔月,此次飞行离月表最近时为34300公里,这次绕月之后,又经四次点火,休斯成功将卫星回收到了地球同步轨道上。

两次奔月消耗了卫星上43%的燃料(原定寿命15年),但对这颗卫星来说,零件使用寿命的损耗更大。由于亚洲卫星公司已经申告了全损,已无卫星所有权(亚卫公司1999年重新发射了一颗亚星三号S),最终该卫星被转让后重命名为HGS-1,后又被再次转让,更名PanAmSat-22,最终于2002年停止工作。

大概由于这颗卫星最初是香港亚洲卫星公司的一颗用来转播电视信号的卫星,所以也算中华人民共和国的卫星。因此NASA在其官方网站上按国别列举太阳系内的空间探索时,将这颗亚星三号归在了中国名下,排在嫦娥一号、嫦娥二号和萤火一号的前面(嫦娥姐姐泪流满面)。





一件非常有趣,可以说碉堡了的事情。我搜索了一下,大概年代久远,而且事情本身也不太轰动,所以在汉语互联网上只有两篇杂志文章的翻录。

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2011-10-7 14:12 上传



1997年12月24日发射的亚洲卫星三号,是原定于定位在105.5°E的地球同步轨道卫星,由于质子火箭的Blok DM3上面级故障而送入了无用轨道(203×36000公里,倾斜角51°的倾斜轨道)。香港亚洲卫星公司向保险公司申告全损,获赔二亿美元。

但卫星制造商休斯公司认为卫星仍可补救。从1998年4月12日起,休斯控制卫星连续11次点火,将卫星调整到了一条远地点321000公里的轨道上,再在1998年5月7日进行了第12次点火,让卫星进入奔月轨道,借助月球引力,让卫星绕月球转了半圈,再被月球引力抛回来,这一次飞行离月球表面最近时为6200公里。返回后的亚星三号近地点提升到了42000公里,倾斜角从51°减小到了18°,这仍非可用轨道。于是休斯公司在6月1日起开始操纵该卫星第二次奔月,此次飞行离月表最近时为34300公里,这次绕月之后,又经四次点火,休斯成功将卫星回收到了地球同步轨道上。

两次奔月消耗了卫星上43%的燃料(原定寿命15年),但对这颗卫星来说,零件使用寿命的损耗更大。由于亚洲卫星公司已经申告了全损,已无卫星所有权(亚卫公司1999年重新发射了一颗亚星三号S),最终该卫星被转让后重命名为HGS-1,后又被再次转让,更名PanAmSat-22,最终于2002年停止工作。

大概由于这颗卫星最初是香港亚洲卫星公司的一颗用来转播电视信号的卫星,所以也算中华人民共和国的卫星。因此NASA在其官方网站上按国别列举太阳系内的空间探索时,将这颗亚星三号归在了中国名下,排在嫦娥一号、嫦娥二号和萤火一号的前面(嫦娥姐姐泪流满面)。

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2011-10-7 14:14 上传



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2011-10-7 14:15 上传

前面提到的两篇杂志文章:

http://www.space.cetin.net.cn/docs/ht9803/ht980308.htm

中国航天1998年第3期

质子号发射亚星三号失败

    技术人员正在休斯公司的工厂中对亚星3进行检查由休斯公司为香港亚洲卫星通信有限公司制造的亚星3通信卫星因发射所用的质子K火箭第四级出现故障而进入一条无用轨道。这是美俄合资的国际发射服务公司成立以来经受的第一次发射失败。国际发射服务公司负责推销质子号和宇宙神运载火箭。自1996年4月以来,不包括本次发射在内,质子号已为国际发射服务公司执行了4次商业发射任务。

    这次发射是去年12月24日晨在拜科努尔进行的。12月20~24日短短5天内,欧洲、俄罗斯和美国火箭共进行了6次发射,携带了17颗航天器。除亚星3发射外,其它几次发射是:德尔它2火箭20日在范登堡发射5颗铱卫星;俄22日用联盟号火箭在拜科努尔发射进步M37货运飞船;阿里安航天公司同日用阿里安4火箭在库鲁发射国际通信卫星804;轨道科学公司23日用飞马座XL空射型火箭发射8颗轨道通信卫星;俄24日用起点1火箭从斯沃博德内发射美国晨鸟商业遥感卫星。

    据称7000万美元的亚星3发射因高空风而推迟了2天。在DM组级第四级首次点火工作之前,发射进行得一直很顺利。这次点火工作把卫星和DM组级送入静地转移轨道。但该级预定110秒的第二次点火工作(目的是轨道圆化)只进行了1秒,据怀疑是涡轮泵出了故障。卫星从DM组级上分离后困在了36008公里×203公里、倾角5137度的轨道。 这是这种火箭的DM组级1996年5月以来第3次失败,因而使人们对这种上面级的可靠性产生了疑问。


    亚星3通信卫星为HS601HP型大功率卫星,功率 9.9千瓦, 是休斯公司迄今制造的少数几颗先进的大功率卫星之一,用于向亚洲、中东、澳大利亚和前苏联加盟共和国提供电视和通信业务。按计划它应定点在东经105.5度的静地轨道位置。这一轨道位置现由亚星1所占。亚星公司原计划把亚星1漂到东经122度的轨道位置,并服务到1999年亚星4发射,而后由亚星4取而代之。但由于亚星3发射失败,所以亚星1将继续留在原来的位置。据亚星公司官员介绍,亚星3是亚星1的早期替换星,发射较早,而亚星1可工作到1999年底,加上与休斯公司已有在发射失败的情况下提供替换星的合同,可在15个月内交付新星,所以此次失败对亚星公司的经营不会马上造成影响。亚星公司近期还将与休斯公司签订亚星4的合同。

    对于保险界来说,质子号的这次失败为一个本来不错的年头划了一个不圆满的句号。除这次失败和年初(1月17日)德尔它火箭爆炸外,1997年全年投保的有效载荷中没有发生什么重大失败。关于这次失败对质子号保险费率的影响,一位保险界人士说现在预测还为时尚早。质子号此前的费率为火箭和有效载荷价值的16%~18%左右,与欧洲的阿里安4火箭处在同一水平。这位人士说能否进行彻底和公开的故障调查将是能否保持住人们对质子号火箭的商业信心的关键。国外有人错误地批评中国有意掩盖长征火箭的故障真相,说这是造成长征火箭1996年的一段时间里基本无人敢保的一个原因。

    与宇宙神/半人马座和阿里安4不同,质子号火箭可直接将有效载荷送入地球同步轨道,卫星不用像用其它火箭发射时那样要自己机动出转移轨道。亚星3重2534公斤,星上所携带的推进剂不足以用来把它提升到所需的轨道,因此只能报废并由保险商赔付。这次发射的亚星3卫星和质子号火箭购买了2亿美元的全额保险。

    质子号的前3级均由赫鲁尼切夫国家科研生产航天中心建造。该中心还负责全箭总装。火箭的第四级是能源火箭与航天公司制造的,而该级的发动机则是由化学自动装置设计局生产的。

    由于要进行事故调查,国际发射服务公司原定今年进行的9次质子号发射将推迟。新研制的和风M上面级将在1999年前后取代DM组级。(马羽)

http://www.space.cetin.net.cn/docs/ht9806/ht980607.htm

中国航天1998年第6期

休斯借助月球引力拯救亚星3号

    去年12月25日由质子号发射失败、已在今年2月按全损由保险公司赔付的亚星3卫星已开始飞往月球。卫星的制造厂家休斯公司准备利用这颗卫星做一项新试验,借助月球引力让其进入一条可供其它用户使用的倾斜轨道。这颗卫星是因质子号第三级故障而被困在一条过低的轨道上的。按设计,它应被送入静地轨道。与静地轨道卫星不同,倾斜轨道上的卫星在地面上看上去不是静止不动的,而像是在慢慢移动,几小时后会从视野中消失。这样的卫星难以用于大多数通信场合,但对装备有指向天线、能以足够的连续性跟踪卫星以提供通信服务的用户来说还是可以派上用场的。据称可能的用户包括美国海军。

    发射失败使得亚星3停留在一条对亚星公司来说没有用途的轨道。2月中旬,保险公司向亚星公司赔偿了2亿美元,并宣布这次失败为全损。亚星3发射后的轨道为近地点203公里,远地点36008公里。休斯公司4月10日至5月7日让卫星进行了12次近地点点火,其中最后一次点火机动已将卫星送入一条飞向月球的轨道。飞到月球需5.75天,随后卫星将在5月13日在离月面8000公里的地方借助月球引力被甩向地球。飞回地球需3.25天。5月底卫星将到达其最终 3.6万公里高、约18度倾角的轨道。在新轨道上,卫星每天会漂移3度左右。

    从理论上说,亚星3一经赔付,即应转归保险公司所有。但由于法律和其它方面的原因,还从未有过保险商要求拥有卫星的先例,在亚星3这件事上,休斯公司向保险公司提出了一项在商业航天项目上前所未有的建议,即休斯利用自己的资源将卫星引入绕月球飞行的轨道,待得到足够高的速度后再将其甩回到一条至少可供少数用户使用的地球轨道。休斯公司同意在收回自己的开支后,可从收入中拿出一部分给保险公司。保险公司对此响应积极,已指示亚星公司于4月15日把卫星转交给了休斯。

    借助引力为卫星加速在科学卫星上已使用过多次。例如,美国航宇局的卡西尼探测器在飞往土星的过程中就将借助金星、木星和地球的引力。利用倾斜轨道进行卫星通信也不是什么新鲜事。俄用于向远东地区提供通信的卫星采用的就是倾斜的大椭圆轨道,因为这一地区由于地理原因难以利用赤道上空静地轨道上的卫星进行清晰的通信。

    据称,卫星飞到月球将消耗掉约43%的推进剂,待到达可能达到的最佳轨道后,星上推进剂将所剩无几,因此它在运行轨道上将无法再进行南北位保,只得听任它南北漂移,为此地面上需用跟踪天线来跟踪。推进剂消耗量很低的东西位保准备照常进行。亚星3原设计寿命为15年。在新运行轨道上,其寿命将不再取决于燃料,而是星上电子器件。(力)
太神奇啦。。。。。。
2011-10-7 14:38 上传

香港亚洲卫星公司向保险公司申告全损,获赔二亿美元。

这种情况下卫星的所有权归谁?保险公司吗?

zzjj123 发表于 2011-10-7 14:52
这种情况下卫星的所有权归谁?保险公司吗?


归保险公司。休斯和保险公司协议获取了卫星所有权(所以命名HGS-1,HGS=Hughes Global Services)。

   从理论上说,亚星3一经赔付,即应转归保险公司所有。但由于法律和其它方面的原因,还从未有过保险商要求拥有卫星的先例,在亚星3这件事上,休斯公司向保险公司提出了一项在商业航天项目上前所未有的建议,即休斯利用自己的资源将卫星引入绕月球飞行的轨道,待得到足够高的速度后再将其甩回到一条至少可供少数用户使用的地球轨道。休斯公司同意在收回自己的开支后,可从收入中拿出一部分给保险公司。保险公司对此响应积极,已指示亚星公司于4月15日把卫星转交给了休斯。

zzjj123 发表于 2011-10-7 14:52
这种情况下卫星的所有权归谁?保险公司吗?


归保险公司。休斯和保险公司协议获取了卫星所有权(所以命名HGS-1,HGS=Hughes Global Services)。

   从理论上说,亚星3一经赔付,即应转归保险公司所有。但由于法律和其它方面的原因,还从未有过保险商要求拥有卫星的先例,在亚星3这件事上,休斯公司向保险公司提出了一项在商业航天项目上前所未有的建议,即休斯利用自己的资源将卫星引入绕月球飞行的轨道,待得到足够高的速度后再将其甩回到一条至少可供少数用户使用的地球轨道。休斯公司同意在收回自己的开支后,可从收入中拿出一部分给保险公司。保险公司对此响应积极,已指示亚星公司于4月15日把卫星转交给了休斯。
2011-10-7 17:31 上传

对我们也算是借鉴啊
偶们应该有这个技术。。。
强大三军 发表于 2011-10-7 18:33
偶们应该有这个技术。。。
嫦娥1号就是火箭推到GTO然后靠卫星转奔月轨道的
嫦娥2是直接火箭推入奔月轨道
强大三军 发表于 2011-10-7 18:33
偶们应该有这个技术。。。
似乎有哪位大大说过,后来波音想用这个技术,结果发现被人家申请专利了。
后来,这颗卫星到底做了些什么工作?
为休斯和保险公司赚了多少钱呢?
小兔子,继续努力啊
奔月轨道比同步轨道更消耗推进剂吧!比较怀疑这个事的真实性!
Solar System Exploration?就这么稀里糊涂地被探月了?
有趣,休斯很大程度是受阿波罗13的经验做出的决定。
rank0001 发表于 2011-10-7 21:21
奔月轨道比同步轨道更消耗推进剂吧!比较怀疑这个事的真实性!
主要是为借力月球。借力之后的总效果是只需更少的燃料达到同步轨道。

rank0001 发表于 2011-10-7 21:21
奔月轨道比同步轨道更消耗推进剂吧!比较怀疑这个事的真实性!
更耗推进剂不假,但轨道远地点越高,远地点升高相同距离消耗的燃料越少。
嫦娥一号不也是通过GTO变轨到奔月轨道吗?看它在月球上折腾了那么多花样,就知道燃料剩得挺多。
相当有想象力,而且非常大胆
这是非常有意思的一件事情哈, 轨道的调整真正达到了天马行空的水平
百臂巨人 发表于 2011-10-7 18:52
嫦娥1号就是火箭推到GTO然后靠卫星转奔月轨道的
嫦娥2是直接火箭推入奔月轨道
貌似从月球轨道回到地球轨道也是难点之一啊。
最开始就是类似GTO轨道,当然远地点太低了。然后提速吧远地点搞远,顺便让远地点接近月球,这时候月球引力影响,导致远地点提速或者拉高。不断的朝标准GTO轨道接近。
i6y6 发表于 2011-10-8 11:14
这是非常有意思的一件事情哈, 轨道的调整真正达到了天马行空的水平
不是最难的,因为整套都在走具体轨道
没有在地球轨道上靠月球引力滑行变轨这门技术复杂
而这门技术,很多同步卫星都用了。
红色俱乐部 发表于 2011-10-8 12:00
最开始就是类似GTO轨道,当然远地点太低了。然后提速吧远地点搞远,顺便让远地点接近月球,这时候月球引力影 ...
不懂!GTO远地点不过36000公里,月球轨道哪可是30万公里啊!有能力推到30万公里,为啥不直接推到3.6万公里?
miliamlau 发表于 2011-10-7 22:31
更耗推进剂不假,但轨道远地点越高,远地点升高相同距离消耗的燃料越少。
嫦娥一号不也是通过GTO变轨到奔 ...
既然更消耗推进剂,为啥还要跑到月球轨道绕一圈,直接推到同步轨道不就行了?
很多人不理解为什么要跑到月球变轨,其实基本原因和超同步轨道一样的,高轨道改变倾角所需ΔV小,HGS-1的变轨还借助月球引力进一步减少推进剂消耗。
51°倾角变到0°,需要所在轨道位置速度的86%,即使36000公里外速度只略大于3公里每秒,但变轨所需ΔV仍然超出了卫星能力,所以亚星三号可以说没用了。但另一方面,GTO到LTO所需增量并不大,仅有几百米每秒,而月球附近借助月球引力变轨所需的ΔV小得多,所以休斯公司选择了这样的操作方式


其实HGS-1的利用月球引力变轨,具体到细节就是月球附近弱稳定边界的计算了,在这里不仅远地点远改变倾角所需ΔV小,而且同时受地月引力明显影响,很小的ΔV可以大幅度改变轨道。

其实HGS-1的利用月球引力变轨,具体到细节就是月球附近弱稳定边界的计算了,在这里不仅远地点远改变倾角所需ΔV小,而且同时受地月引力明显影响,很小的ΔV可以大幅度改变轨道。
对于偶们这样的非专业人士我觉得应该这样理解,地球轨道卫星所具有的总能量是对地势能+动能,从原先失败轨道的参数来看,远地点达到同步轨道高度,近地点只有203公里,如果要进入地球同步轨道,所需增能是远地点动能和同步轨道动能的差加上纠正轨道倾角所需能量,这个能量总和超过了卫星所携带燃料的总和,从上面ls的发言来看,纠正轨道所需能量是主要因素,而提升远地点轨道高度所需能量却不大,因为远地点高度提升后动能减少,因而总能量变化不大。但是一旦进入地月转移轨道之后,月球原本微不足道的势能变成了可以利用的外来能源,这个增量就是所节约的卫星燃料,当时嫦娥选择这种轨道奔月也是考虑用时间换能量。

对于专业人士提个建议,最好能给出原轨道近地点速度和远地点速度,以及38万公里椭圆轨道近地点速度和远地点速度,同步轨道速度倒是常见大致就是3km/s左右,这样就很容易理解了。
太神奇啦!
在家里流浪 发表于 2011-10-8 11:45
貌似从月球轨道回到地球轨道也是难点之一啊。
人家靠月球引力加速而已,根本没低于月球的第一宇宙速度。
tweeg 发表于 2011-10-9 08:49
对于偶们这样的非专业人士我觉得应该这样理解,地球轨道卫星所具有的总能量是对地势能+动能,从原先失败轨道 ...
看松鼠的意思,改轨道角比提高近地点的难度更大。
真是内牛碗面啊,原来原属中国的卫星这么早就到过月球
只能说燃料很足