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退役的北斗卫星将何去何从?

日期:2020-12-30 / 人气:

随着北斗三号完成全球组网并正式提供服务,在轨运行的北斗二号卫星将逐步切出系统。根据此前的卫星设计要求,今年底共有五颗GEO卫星在轨工作超过设计寿命。切出北斗系统后,这些超出设计寿命的北斗卫星将何去何从?

 

图源丨北斗官网

 

 

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退役的北斗卫星=太空垃圾?

 

卫星设计寿命指的是根据研制任务书或合同规定而设计的卫星在运行轨道上应该达到的正常工作时间。一般情况下,北斗卫星的设计寿命为8年,实际可以在轨的时间是10-12年。

 

 

图源丨ZAKER

 

 

而判断卫星能不能用一般取决于两个方面:燃料和星载设备。而我们的北斗卫星能够有着较长的设计寿命,与我们较高水平的发射技术、轨道控制技术、位置维护技术和姿态控制轨道控制技术有着密切的关系。这也是为什么西昌卫星发射中心能够成为北斗的“母港”。

 

具体可点击:北斗为何如此钟情西昌

 

由于卫星的设计寿命必须大于卫星在轨的工作寿命,因此当北斗卫星完成任务,达到寿命之后,依然会环绕地球运动。此时,如果地面的指挥中心不加以管制的话,北斗卫星才会继续环绕地球运动,变成漂浮在空中的太空垃圾。实际上,我们大部分的卫星都装有离轨系统,在到达寿命后可以依靠卫星剩余的能量自动进入“太空坟场”,而不是继续留在原有轨道成为危险的太空垃圾。

 

 

补充阅读:

据统计,目前至少有一亿块太空垃圾(包括卫星残骸以及破损的航天飞行器碎片)在环地球运行,这些卫星的残骸是处在高速运动状态的,速度约为每秒七至八公里。而截至目前,至少发生了6次卫星相撞的事故。

 

卫星相撞有多大危险?一块直径为10厘米的太空垃圾碎片就可以将航天器完全摧毁,数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。经模拟,如果两个天宫二号大小的航天器在近地轨道相撞,所产生的碎片可能会让人类在未来十几年内都无法安全地发射卫星。

 

 

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退役的北斗卫星应该如何处置 

正常情况下,处理退役卫星的方式有两种。

 

 

一种是火葬,指的是让退役/报废的卫星减速下降,回落地球,在下落的过程中,卫星会与地球上的大气层剧烈摩擦,产生足够高的温度,从而被烧蚀殆尽。而一些体积相对较大、不能完全燃烧的卫星,会在地面指挥中心的“安排”下,瞄准地球上人烟稀少的荒芜地带,或者是广阔的海洋进行降落。

 

 

图源丨搜狐

 

对于大多数国家而言,火箭升空过程中被丢弃的部分以及低轨道卫星与航天器穿越大气层的坠落点都会选择在尼莫点,因此,尼莫点也成了近地卫星的“公墓”。

 

 

另一种方式是“天葬”,指的是将退役的卫星上升到比地球同步轨道更高一些的轨道,即“墓地轨道”,也叫“坟场轨道”。墓地轨道的高度足够高,这里的卫星也足够稀疏,得以保证了不会对在运行中的同步卫星造成影响,保证了它们的安全。

 

 

 

目前的北斗系统共有三种轨道,包括3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)、24颗中轨道地球卫星(MEO)和3颗地球同步轨道卫星(GEO)。这三种轨道均不是低轨道,无法进行“火葬”,因此退役的北斗卫星都会升上墓地轨道。

 

近段时间,也有专家对即将退役的五颗北斗二号卫星的“再利用”进行了评估,得出这5五颗GEO卫星切出北斗系统后仍能在轨正常工作较长时间。尤其是GEO卫星同时配置了RNSS、RDSS、CC转发器载荷,可提供服务种类多、可见时间长、可利用轨位资源多、姿态调整等能力较大。

 

依据分析,这五颗GEO卫星的服务可分为三大服务区、两种服务类型。三大服务区分别为“一带一路”服务区、“二岛链及南海热点区域”服务区、“北极航线”服务区。两种服务类型分别为RNSS服务(增强服务)、转发器服务。只需要在轨卫星工作状态较少的改动即可以满足相当多的用户需求,从而实现到达设计寿命的”GEO卫星资源的最大利用。

 

除了再利用,也有“在线维修”或是利用定制航天器将卫星带回的新操作,相信未来将会有更多更合理的退役卫星处理手段出现。

 

编辑:河南北斗


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