遙看地球萬(wàn)千變幻:氣象衛(wèi)星是如何發(fā)射的?
運(yùn)載火箭使得人造衛(wèi)星有足夠的動(dòng)力加速上升,并穿過(guò)厚厚的大氣層到達(dá)太空預(yù)定軌道。運(yùn)載火箭在點(diǎn)火后,其內(nèi)部氧化劑和還原劑劇烈燃燒,產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵?,運(yùn)載火箭不斷被加速。運(yùn)載火箭垂直飛行至一定高度,快速穿過(guò)高密度的大氣層后,開(kāi)始根據(jù)設(shè)定程序進(jìn)行轉(zhuǎn)彎,最終調(diào)節(jié)為水平方向飛行。衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定的高度后,大多數(shù)運(yùn)載火箭的驅(qū)動(dòng)力將用于增加飛行速度。當(dāng)衛(wèi)星的飛行速度達(dá)到某一特定值(第一宇宙速度 7.9km/s)時(shí),衛(wèi)星將持續(xù)圍繞地球進(jìn)行圓周飛行運(yùn)動(dòng),人造衛(wèi)星將不會(huì)墜落到地面上。
衛(wèi)星飛行全過(guò)程大致分成 5 個(gè)階段:發(fā)射前準(zhǔn)備、運(yùn)載主動(dòng)段、狀態(tài)建立、在軌測(cè)試、在軌運(yùn)行。

① 發(fā)射前準(zhǔn)備:從發(fā)射前 5h 至運(yùn)載火箭點(diǎn)火結(jié)束。
② 運(yùn)載主動(dòng)段:從運(yùn)載火箭點(diǎn)火起飛至星箭分離結(jié)束;運(yùn)載主動(dòng)段衛(wèi)星不接收遙控指令,僅向地面發(fā)送狀態(tài)遙測(cè)信息,地面跟蹤系統(tǒng)通過(guò)遙測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)視衛(wèi)星狀態(tài)。
③ 狀態(tài)建立:從星箭分離開(kāi)始到衛(wèi)星建立正常工作模式,需用一個(gè)月左右的時(shí)間,該階段的主要工作是,太陽(yáng)帆板展開(kāi)、衛(wèi)星正常姿態(tài)建立、初始軌道調(diào)整、衛(wèi)星平臺(tái)各系統(tǒng)正常工作、有效載荷按照步驟開(kāi)機(jī)等。
④ 在軌測(cè)試:按照預(yù)定流程和工作模式,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行不同工作狀態(tài)的切換控制和性能測(cè)試。
⑤ 在軌運(yùn)行:從衛(wèi)星在軌測(cè)試結(jié)束交付用戶至衛(wèi)星壽命結(jié)束。氣象衛(wèi)星發(fā)射成功的標(biāo)識(shí)是什么?點(diǎn)火后經(jīng)過(guò)幾十秒,運(yùn)載火箭開(kāi)始按預(yù)定程序緩慢向預(yù)定方向轉(zhuǎn)變,100 多秒后,在 70km 左右高度,第一級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)分離;第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)緊隨其后點(diǎn)火,繼續(xù)加速飛行;當(dāng)運(yùn)載火箭飛出稠密大氣層(通常為海拔 100km 以上)后,按程序拋掉衛(wèi)星的整流罩。在運(yùn)載火箭達(dá)到預(yù)定速度和高度時(shí),第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)分離,至此加速飛行段結(jié)束。隨后,運(yùn)載火箭靠已獲得的能量,在地球引力作用下,開(kāi)始慣性飛行段,飛到與預(yù)定軌道相切的位置。此時(shí),第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,開(kāi)始最后加速段飛行,當(dāng)加速到預(yù)定速度時(shí),第三級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī),星箭分離,運(yùn)載火箭發(fā)射衛(wèi)星的使命就全部完成了。當(dāng)衛(wèi)星太陽(yáng)帆板展開(kāi)后,衛(wèi)星獲得了能源,自主在軌運(yùn)行,此時(shí)發(fā)射指揮中心就可以宣布“發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功”。
極地軌道氣象衛(wèi)星軌道高度較低,運(yùn)載火箭可以直接將衛(wèi)星送至預(yù)定的軌道位置,衛(wèi)星自身不用攜帶多余的用于變換軌道的燃料。
地球靜止軌道氣象衛(wèi)星由于軌道高度較高,運(yùn)載火箭受運(yùn)載能力限制,無(wú)法將衛(wèi)星直接送至定點(diǎn)位置,因此衛(wèi)星需攜帶燃料進(jìn)行多次變軌后,機(jī)動(dòng)至預(yù)定工作位置。地球靜止軌道氣象衛(wèi)星攜帶的燃料占到了衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量的五分之二。衛(wèi)星與火箭分離后,先變軌至橢圓軌道,然后變軌至距離地面 36000km 的圓形軌道,最后衛(wèi)星漂移至預(yù)定的定點(diǎn)位置。我國(guó)第二代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星—風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星在星箭分離后,衛(wèi)星使用攜帶的燃料經(jīng) 5 次變軌后定點(diǎn)至赤道上空某一經(jīng)度位置。




