在鈦媒體上一篇《銀河航天徐鳴：衛星的本質是一臺大型計算機 | CEO專欄》中，我主要講述了衛星地面研制的關鍵難點，在衛星研發和設計的過程中應該如何解決來自力、熱、太空粒子輻射以及EMC（電磁兼容性）四個方面的挑戰。

本文系衛星發射的“在軌控制篇”，我將從銀河航天自身的角度為大家細細道來，講清楚衛星升空后會經歷哪些階段？控制衛星的難點是什么？衛星發射又存在哪些不確定風險？銀河航天為此做了哪些工作？讓大家更直白的理解，控制好這輛在太空行駛的“無人駕駛汽車”究竟有什么奧妙。

什么是“軌”

在介紹衛星在軌控制三個階段之前，我想首先為大家普及一個概念，什么是人造地球衛星軌道？衛星軌道就是衛星在地球萬有引力作用下在空間環繞地球運行的軌跡。

人造地球衛星由運載火箭送入軌道，在星箭分離之后，衛星在軌分為以下三個部分：

第一是入軌段：衛星從星箭分離時刻的入軌點開始直至建立正常運行狀態，即衛星“啟動”的一段衛星軌道；

第二是長期運行軌道：衛星“啟動”后自主運行并開始應用服務，一直到工作壽命結束；

第三是離軌段：在衛星壽命末期將其推離工作軌道，再入大氣層燒毀的過程。

在理解了軌道的概念后，接下來，我們回歸正題，著重講述衛星入軌、在軌和離軌三個階段。

衛星入軌、在軌和離軌三個階段

首先是衛星與火箭分離后的衛星入軌階段。火箭發射后，會在入軌點釋放衛星，將衛星送入預定軌道。以低軌寬帶通信星座常采用的極軌道為例，衛星入軌后，在南極附近被釋放的衛星會經過南極從南向北運轉，接著進入南美洲，從南美洲飛往北美洲經由北極，再經過俄羅斯，最后進入中國境內。

需要注意的是，這個時候由于星箭分離時不可避免會產生初始角速度，衛星實際上是處于翻滾的狀態，衛星應立即進入“啟動”過程。

首先進入速率阻尼工作模式，即由姿軌控系統逐漸消除衛星角速度。考慮低軌小衛星常采用不消耗燃料的磁力矩器進行速率阻尼，會需要用時一圈多的時間（6000秒左右），這就對衛星蓄電池供電和溫度控制等都提出了較高要求，也是衛星在軌控制的最難的一步。

經過速率阻尼模式后，衛星進行太陽帆板展開，并對日捕獲，即將衛星太陽帆板朝向太陽，產生充足電能，并給電池充電。同時，衛星與地面建立聯接并逐步開機。

那么，衛星與地面怎么建立聯接呢？

簡單來說就是要用地面測控站追蹤到衛星，繼而與衛星進行“對話”。通過“天地對話”獲取衛星當前的工作狀態，例如工作模式、軌道、姿態、溫度、設備狀態、功耗等，這有點類似于遠程操控桌面，這些測控將會對衛星進行一系列檢查、維護或者排故，這也是衛星入軌“啟動”過程的重點工作之一。

第二階段則是衛星在軌運行與服務階段，在此階段衛星可以理解成在太空中自動運行的一個穩定且可靠的計算機，衛星平臺通過感知、決策與控制過程實現衛星“自動駕駛”，同時管理通信載荷實時給地面提供寬帶通信服務。

第三階段是衛星的離軌過程，為避免失效的衛星生成空間垃圾，承擔空間活動應有的社會責任，需要在衛星壽命末期將其推離工作軌道，對于低軌衛星降低其軌道至大氣層能夠作用的軌道高度（如400km），然后在大氣阻力作用下逐漸衰減軌道高度，直至再入大氣層燒毀。

衛星入軌的不確定因素

從多個視角來看，衛星的在軌三個階段和無人駕駛汽車很是相像，但其中最為顯著的不同則在于衛星入軌“啟動”過程中有較長一段時間處于“失控”的翻滾階段，需要衛星自行去調整。

但太空中的衛星又不同于行駛在路面上的汽車，舉個簡單的例子，比如說無人自動駕駛汽車要是在某個街角出現了故障，我們可以及時進行維修處理，而衛星一旦出現問題則是毀滅性的，因此，在地面時我們就需要做大量而周密的前期仿真、調試、測試以及試驗工作。

此外，太空中的惡劣環境本身就存在非常大的不確定風險，當下人類對太空的了解程度仍有限，這也從一定程度上增加了衛星故障的風險率。如果說衛星入軌這件事本身是一張總分為80分的考卷，銀河航天所明確的是，在認知風險存在的前提之下，想方設法讓這80分全部得到。

需要注意的是，當下是商業航天的時代，過去傳統的航天往往始于國家意志，而商業航天更加注重現實的意義，類似美國舉全國之力發射土星5號（不計時間、成本）的時代已然遠去。

以我個人創辦銀河航天為例，從一開始我并沒有認為商業航天是一個發展很快速的行業，而是覺得這個行業有它存在的價值，猶記得當時我在PPT的第一頁寫下的話述：這不是情懷，而是商業。

如何通過精密周到的設計與生產制造，甚至實現衛星量產對標SpaceX，繼而讓高性價比衛星成功入軌“啟動”，并開始在軌正常運行與應用服務，這才是銀河航天當下以及未來的工作重點。

當然，我們還必須要認知到一個事實，即商業航天的發展是一個長期的過程，正如我之前常掛在嘴邊的一句話，要耐得住十年青燈古佛，完備的產業鏈以及大量人才技術儲備是商業航天蓬勃發展的重要前提。

（本文作者 | 銀河航天創始人&CEO徐鳴；編輯 | 桑明強，來自鈦媒體CEO專欄）

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