航天五院解读：中国“超龄卫星”不断增多的秘密

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探访中国航天科技集团公司第五研究院卫星“长寿”的秘密

服役期原本两年，可在轨运行至今已经8年多仍“不服老”——实践六号B01星的“长寿基因”已经衍生出了实践系列卫星这个“长寿家族”。

在轨卫星长寿命绝不是偶然，中国航天科技集团公司第五研究院（简称五院）靠他们的创新为其植入了超期服役的“长寿基因”。

“我国在轨的80余颗卫星中，66颗出自五院。2008年在轨超期服役的卫星是7颗，2012年年初是15颗，2012年年底这一数字达17颗。按照我们的分析，超期服役的卫星数量有进一步扩大的趋势，占在轨卫星中的比例也将持续上升。”五院院长杨保华告诉记者，不少卫星的“工龄”已超出正常设计寿命的2—3倍，依旧状态良好，在轨运行稳定。

让每一块“板”都不短

谈及实践六号B01星的长寿秘籍，相关人员认为关键是因为从卫星设计、研制之初就注重不断优化卫星系统设计方案，加强攻关，选用稳定度更高的新技术、成熟度更高的新工艺、可靠性更优的新产品对卫星各系统和关键部件进行“淬火”，为卫星注入了“长寿基因”。

实践六号B01星安装的由五院自主研制的我国首台星敏感器，改写了之前卫星姿态测量只能依赖太阳、地球作为参考系的历史，大幅提升了卫星制导导航的安全性、准确性。多级冗余设计的在轨策略也引入到该星的设计当中，即当卫星主计算机工作时，还有两台计算机充当“替身”，处于休眠备份状态，一旦主机发生故障，替身就会顶上，确保卫星有足够的时间进行故障排除。

如今，越来越多的长寿技术、产品摆上了卫星生产的供货架，确保了卫星寿命赢在起跑线。服务于我国通信卫星的东方红四号卫星公用平台较前一代平台，使用寿命从8年提升到15年；性能更优的二浮陀螺和三浮陀螺代替了传统的液浮陀螺，设计使用寿命从原来的3—5年，大幅提升至8—15年，经过对飞轮关键轴承部分进行改进优化，其寿命提升至8—15年；卫星的“眼睛”载荷相机寿命从3年提升到5年；自主控制技术的广泛运用，为卫星关键产品装上了“智脑”，各分系统可以实现自我诊断，自主检测错误，进行在轨故障隔离……

“一个卫星由成千上万个部件组成，任何一个关键系统和部件罢工，都会宣告卫星提前退休。”相关人员用“木桶理论”打了个形象的比方，“卫星整体寿命取决于它寿命最短的那个关键系统或部件，要长寿得‘让每一块板都不短’。”

掌握使卫星长寿的“养生之道”

穿梭在太阳高能粒子、空间碎片、宇宙风暴密布的恶劣空间环境中，卫星发生磕磕碰碰，出现在轨异常在所难免。

先天基因再好，后天如果不注重养生保健，不及时处置小病小痛、任由其发展，寿命也长不了。卫星长寿的另外一个关键“秘籍”是在轨维护。

五院于2004年成立航天器运行管理中心，专攻卫星的“健康医疗”和“养生之道”。

“快、准、狠”是该院开展卫星在轨管理的一个要诀。卫星在轨出现异常，首先一定要在第一时间解决问题，否则容易由一个小问题衍生出更多问题，继而影响某一个系统，甚至整星运行。如俄罗斯某卫星就因为太阳粒子击穿计算机芯片，而备份计算机切换不及时，导致电压快速下降，最终造成整星失效、报废。其次就是要准、狠，卫星在轨排故，最忌处置失当，前些年，国内某控制中心操作卫星时，指令输入错误，卫星发生翻转，等卫星抢救过来时，白白消耗了足够它使用半年的推进剂。这种因在轨管理失当而引发的卫星失效、“折寿”惨案并不鲜见。

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“我们对在轨卫星的管理实现了从被动监管到主动出击的跨越，建立起了完备的快速报警、处置机制，通过不断积累，梳理常见在轨预案，编织对应的指令单，只要一发现异常问题，就能立刻通报，确定相应的处置指令，进行应急控制，常规的应急处置在半个小时内就能解决，80%的在轨异常问题能得到快速解决。”一名专业人士举例说，不久前，研究人员发现某卫星工作时蓄电池放电较快，按照当时速度，再过几小时，卫星的电压就会低于警戒值，按照既定的应急处置方案，只花了35分钟就把问题解决了。

正如一名称职的好医生，治病本领要高，还要掌握少得病、不得病的要方。五院通过对大量卫星在轨的数据进行统计和分析，掌握了很多卫星长寿的“养生之道”，制定了卫星科学的作息表，根据不同空间环境，提前做好防备。比如，研究发现一般的太阳高能粒子爆发是三波攻击，针对这一特点，技术人员会提前做好防护，最大程度保证了卫星的“健康”。也正是有了如此科学细致的在轨管理，距离地球几万公里的遥远深空，颗颗卫星才能欢畅地在浩瀚的宇宙中追逐、嬉戏。

卫星长寿带来的效益可用千亿计算

多年来，五院下大力气开展新技术研发、产品创新、宇航能力建设、工艺振兴等“挖潜”工程，数千项国家专利、核心技术，近百项具有自我知识产权的“拳头产品”，为卫星的长寿命增添了底气。

此外，五院还不断提升在轨管理的科学化水平，为每颗卫星建立自己的“健康档案”，尤其是重点剖析长寿命卫星的在轨数据，验证了很多技术的科学性、实用性，并将成熟、成功的技术在其他卫星上进行推广。这也使卫星“集体长寿”这一美丽的梦想正逐渐变为现实。

卫星长寿了能带来多大的效益呢？

“一颗卫星的投资一般在10亿元左右，拿现在低轨道卫星来说，正常寿命为5年，平均下来每年的成本是2亿多元，实践六号B01星超期5年，相当于直接为国家节省了10多亿元的卫星制造成本，由此而节省下来火箭发射等各环节的费用还有很多。”卫星应用专家算了一笔账，现在卫星应用日益广泛，转播电视、广播、导航、授时、对地遥感等业务服务着上亿人口，影响着国民经济的每个角落，有些甚至走出“国门”赚外汇。因此，由卫星长寿衍生、创造的经济价值和效益，可用百亿甚至千亿来计算。