本报记者 刘苏雅

2024年3月，我国DRO-A/B卫星在发射任务中遭遇上面级飞行异常，未能准确进入预定轨道。消息传回，一场深空卫星极限救援紧急展开。

两颗卫星、123天、近850万千米航程。从地面发出的一条条通信指令仿佛“风筝线”，牵引着偏航的卫星飞向正确的方向。

今年4月，历经多次近地点轨道机动补救控制，两颗卫星终于抵达目的地——地月空间远距离逆行轨道（DRO）并实现驻留。此后，它们与先前发射的DRO-L近地轨道卫星建立起星间测量通信链路，标志着我国成功构建国际上首个基于DRO的地月空间三星星座。

探索地月空间是人类走向深空的重要一步。接下来，3颗卫星还将长期在轨组网，坚守在地月空间中的“喜马拉雅山”轨道，开展科学探测与新技术试验，推动地月空间DRO探索研究取得更多突破。

DRO卫星介绍

DRO卫星技术团队开展研发工作

遭遇“死亡谷”

2024年3月14日，西昌卫星发射中心。

20时51分，长征二号丙运载火箭的尾焰划过夜空，与远征一号S上面级一起，助推DRO-A/B卫星飞向太空，奔向距离地球约38万千米的DRO轨道。

DRO轨道是地月空间中一类十分独特的有界周期轨道族，位于该轨道的飞行器顺行绕地、逆行绕月。卫星计划通过7次机动控制和若干次中途修正，采用“多级跳”的方式抵达目标。由于初始轨道的远地点设计高度达30万千米，上面级与卫星的组合体要持续飞行两个多小时，发射后飞控大厅内气氛轻松，地面团队陆续进行休整，准备迎接原定于23时许进行的星箭分离动作。

“坏了！”

意外突然来临。

看到大屏幕上遥测曲线出现的跳变时，中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张皓的心脏仿佛漏跳了一拍。“在二次点火末期，曲线的数据不是平滑上升，而是忽上忽下，仿佛坐上了‘过山车’。”

彼时，DRO-A/B卫星的总设计师、中国科学院微小卫星创新研究院正高级工程师张军正坐在西昌飞往北京的航班上。按照计划，他在发射后即刻赶往北京航天飞行控制中心，并在北京开展后续的飞行任务。

飞机刚一落地，打开手机，第一条弹出的就是坏消息——

“上面级飞行异常，卫星飞出测控区，状态不明。”

没有人知道，卫星当时正在经历怎样的生死考验。张军推测是测控数据的接收问题，并没有想太多，可当他踏入北京飞控中心时，近百人的大厅内鸦雀无声。他心里一沉，立刻查看相关数据，不幸中的万幸是，测控站捕获到卫星回传的信号，但卫星的自转速度高达每秒240度，也就是不到两秒就要转上一圈。如此高速，卫星可能会被强大的离心力“撕碎”。

卫星还有没有“抢救”的希望？

张军稳住心神，第一时间组织团队进行确认。地面光学望远镜的观测结果显示，卫星已经完成与上面级的分离，这也是他最紧张的时刻，因为卫星的发动机推力很小，如果星箭没有完成分离，只依靠卫星的动力无法带着上面级一起飞行。

“当时我曾设想过最坏的结果，等到后续的消息一条条传回，团队一致判断，能救！”张军语气坚定。

前期卫星设计的一个巧妙构思，成为救援过程的重要助力。通常来说，组成卫星星座的多颗卫星，会采用“双胞胎”式的独立结构设计，也就是两颗卫星在火箭整流罩内并排站立，到达指定轨道后分别释放。起初，DRO-A/B卫星的设计也是按这个思路进行的。推进半年后，团队决定转换思路。张军说，要把卫星送到初始轨道，它所需的运力必须由火箭配合上面级的“两级助推”才能实现。这样一来，卫星本体总重量不能超过585千克。“如果我们选择‘双胞胎’的方案，无论怎样瘦身，卫星都会‘超重’。”

于是，卫星团队采用了全新的设计思路。两颗卫星面对面、手拉手，部分单机也完成了合并，形成了短期的组合体，在到达指定位置后“松手”即可各自就位。它们各自尾部的发动机喷口，则让组合体形成了一前一后的双喷口状态，在调姿时能够互帮互助。“没想到，救援过程中，双喷口派上了大用场！”张军说。

一张张手写的发令单，如雪片般飞来。

“因为旋转速度过快，我们的指令有可能被卫星‘甩掉’，接收不到。于是我们用了最朴素的办法：重要的事情说三遍。”张皓回忆，通过不断上注重要指令，修改各种参数的阈值，并不断切换A星与B星的控制权，飞控团队利用卫星的双喷口，前后花了近3小时，终于让卫星从高速旋转的状态平静下来。

离开“ICU”

在研发团队“安抚”卫星的同时，轨控团队正焦急地计算着新的卫星轨道。由于没有实现“到站下车”，卫星实际飞行的椭圆轨道高度还不到计划的一半。

很不幸，卫星的太阳能帆板结构也在此过程中受损。虽然帆板线缆连接正常，但支撑结构已经断裂，就像一只折翼的鸟。“之前的稳定过程耗费了卫星的大量能源，它们急需充电，但太阳翼的驱动机构失效，意味着我们无法控制它转动到合适的充电角度。”张皓说，下垂的太阳翼由于角度不可控，供电能力会明显打折扣，只能通过卫星调姿，带动太阳翼角度的变化。

地面团队奋战了一整夜。终于，在某个特定角度，卫星“充上电”了。

“我们为这个过程起了个乐观的名字：找太阳。”张皓说，“当时，卫星能源危机虽然暂时解除，但难度更大的任务还在后面——重新构建卫星飞行的轨道。”

从地球发射月球探测器，就像瞄准38万千米外的目标“打靶”，并且要一击就命中10环，难度极高。“在轨道设计时，我们就考虑到了任务脱靶的风险。同时，两颗卫星的体量也属于小卫星范畴，燃料的搭载空间有限，所以在前期，我们就决定采取‘以时间换能量’的弹性低能耗转移路线。”张皓说，在发射前，团队已经进行了数千次的仿真模拟。“此时，卫星的状态十分脆弱，任何一点风吹草动，都可能导致情况恶化。我们只能‘隔空把脉’，猜测它们的病情，因此，每一条指令的发出都必须慎之又慎。”

接下来，整整两天，不眠不休，团队形成了一套可行的变轨新方案——利用5次变轨机会，护送“星坚强”抵达目的地。同时，团队还针对性制定了10余个分档策略，如果出现动力不足等情况，地面也能快速反应，给出有效的控制指令。

地月转移轨道的窗口期稍纵即逝。一旦错过时机，卫星将永远失去入轨机会。

科学家在与时间赛跑。

2024年3月18日，遭遇发射异常后的第四天，卫星接受了第一次轨道控制。飞控团队计划将卫星抬升至远地点距地球24万千米的轨道高度，全程大约需要20分钟。过程中，测控信号精细指挥着卫星的每一个姿态变化。

“第一次控制至关重要，但未知程度也最高。这次控制的结果直接影响到整个任务的成败，一旦出现任何问题，几乎不会有补救的余地。”张皓的心提到了嗓子眼，“这20分钟，是我人生中最漫长的20分钟。”

飞控大厅里，张皓身旁坐满了各系统的工作人员。座位不够，有人便搬来了小板凳，就是为了亲眼见证这个重要时刻。

这是一次罕见的长时间太空点火。

一秒、两秒、三秒……所有人都屏息凝神，张皓也不例外，唯有每分钟120多次的心率，揭示了他内心的波涛汹涌。

计时器跳动到1260秒，飞控主管调度的声音响起：“我是北京，根据遥测状态监视判断，本次轨控正常，后续工作按正常计划进行。”

希望重燃！

久违的欢呼声，在飞控大厅内回响。大家都情不自禁互相拥抱，宣泄着压抑多日的情绪。卫星终于离开了“ICU”，这是一场漂亮的翻身仗！

随后的几个月间，卫星先是升至38万千米轨道高度，又成功实施关键奔月机动，进入预设的低能地月转移轨道，环环相扣。这个过程，就像是在打一场高难度的“太空桌球”，每个变轨指令都经过精准计算，在复杂的太空引力环境下，将卫星推向正确的方向。

前后历经123天飞行，总航程近850万千米，DRO-A/B卫星历经千辛万苦，终于准确抵达预定任务轨道。

这个距离，相当于在地月之间走了11个来回。

“把两颗卫星重新送到目的地，我们只用了‘一箱油’，这得益于每一次的‘方向盘’都没有打歪。”张军笑着打比方。通过干扰自适应的姿态轨道联合控制算法，以及100毫秒量级精确的发动机燃烧策略，卫星控制误差还不到2%。救援全程仅耗费了卫星大约72公斤的燃料，大约能装满大型车的百升油箱。“我们的燃料消耗量仅有传统姿控方案的五分之一，与原本预留的卫星按计划入轨的用量基本一致。这说明在救援过程中，轨道修正非常精细，没有浪费一滴燃料。”

一场如此惊险的救援，对卫星未来的飞行几乎不会产生负面影响。这是由于DRO轨道具备一个奇妙特性，一旦航天器进入这条轨道，就能在无需调姿的状态下保持上百年，具备长期稳定性。

这里就像是航天器的停泊港湾，是人类走向地月空间乃至更深邃宇宙的天然“中转站”。

走上“试验岗”

到达DRO轨道后，两颗卫星松开了紧握的“双手”，成功实现双星分离。它们还互相拍摄了一张珍贵的“证件照”，让地面人员对卫星的太阳翼受损情况有了清晰的了解。

苦尽甘来！

“两颗卫星虽然‘受了伤’，但它们身残志坚、相互帮扶，依然维持了能源平衡。而且，卫星的所有平台和科学载荷都没有受损，全都能正常工作。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员王文彬激动地说，这意味着，后续的科研任务均能按计划开展。

地月空间是人类拓展活动空间的新疆域。王文彬介绍，从地月距离的38万千米，到最远200万千米的区域，都属于地月空间范畴。在这片广袤的空间中，DRO轨道仿佛是“喜马拉雅山”，处于绝对的势能高地，是连接地球、月球、深空的“十字路口”。

早在2017年，中国科学院空间应用中心科研团队就率先启动了地月空间DRO的独特属性和战略价值预先研究和关键技术攻关；2022年，中国科学院启动实施A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”，提出自主创新地月空间大尺度三星星座规划。

现在，规划成为现实。

入轨后，DRO-A星与B星完成分离，并与此前成功发射的、处在太阳同步轨道的L星，两两之间成功构建K频段微波星间测量通信链路，验证了三星互联互通的组网模式，全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署。组网成功后，它们已持续开展了多项前沿科学实验及新技术试验，推动地月空间DRO探索研究取得了一系列实质性突破。

国际首次实现航天器DRO低能耗入轨，国际首次验证117万千米K频段星间、星地微波测量通信链路，国际首次验证地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力……“从历史上看，人类每一次对未知的探索，都能极大地催生文明发展和技术进步。百万千米级巨型地月星座的建立也不例外，它将极大扩展人类的通信导航范围。”王文彬期待，这些技术的突破，能助力开拓利用地月空间，支持月球资源开发利用，乃至支撑人类深空驻留、跨行星探索等活动。

从发射任务遭遇异常，到全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署，再到DRO-B卫星启动地月巡航机动任务，13个月间，该卫星和星座的在轨演示验证和预定科学研究均顺利开展。根据目前的在轨监控数据，卫星经历了多次严苛的轨道扰动，依然在DRO轨道保持着良好的轨道稳定性，这处“地月之间的天然良港”得到了实际飞行验证。

三星组网构成的“地月灯塔”，将照亮深空探索的路。

未来，月球基地的导航授时、火星探测的信息高速公路，都离不开“地月灯塔”的支持。今年4月23日，利用DRO-A卫星搭载的单角锥反射器，配合1.2米口径望远镜地面激光测距系统，我国首次实现了约35万公里的地月距离尺度卫星激光测距。这项技术，可以为我国地月乃至深空距离的高精度卫星测距和时差测量提供支持。

“地月空间是人类走向深空的必经之地，还有很多未知需要探索和研究。”中国科学院空间应用中心副主任王强说，后续，我国科研团队将进一步研究地月空间复杂多样的三体轨道问题，认识并掌握地月空间环境演化规律；还将利用DRO轨道的长期稳定性，部署70亿年误差仅1秒的原子光钟，以支持量子力学、原子物理等领域基本科学问题研究，开展广义相对论更高精度的验证等工作，推动基础科学发展。

这次惊心动魄的极限救援，就像是为团队准备的一场“大考”。科研团队在低能地月轨道设计、轨道重构、卫星能源风险管控等方面获得了深空卫星极限救援的宝贵经验，可以对我国未来发射部署更多的地月空间航天器提供经验支撑。

“航天是一项高风险的事业，对此我们有着深刻的认识，也正因如此，每一次发射任务我们都会全面设计故障预案。”张军感慨。从卫星研发到轨道计算，再到遥测控制，这张满分答卷，浓缩着团队每一位技术人员的汗水。

目前，DRO-B卫星正在向地月空间共振轨道可控转移，预计本月底，它将完全进入共振轨道。团队仍在根据既定任务安排，密切观察它的飞行状态。“如果后续卫星状态良好，我们还会根据它的实际情况，继续规划拓展任务。”张皓对此充满期待。