最近,由国际通信卫星组织(通信卫星组织)运营的高通量地球静止轨道通信卫星通信卫星29e(IS-29e)出现故障,并最终解体。这颗卫星“由波音公司制造”,仅服役三年。

国际通信卫星组织宣布,IS-29e推进系统出现故障,推进剂泄漏,与地球的通信中断。同一天,空间态势感知公司ExoAnalytic Solutions的首席执行官道格·亨德里克斯(Doug Hendricks)在第35届空间峰会上宣布,该公司已观察到从IS-29e飞出的碎片。几天前,该公司发布了一段由其望远镜观测系统拍摄的视频,显示在推进剂泄漏后,IS-29e解体。

陕西兴义航天科技有限公司研发部轨道动力学组组长车政告诉《科学日报》,卫星解体通常有三个原因。一是推进剂贮存机构承载能力弱,高压液体推进剂射流损坏结构。第二,推进剂泄漏的反作用力矩加速了卫星的旋转,离心力在超过一定的转速后将易碎的部件分散在卫星上。第三,泄漏的推进剂与电爆炸,导致卫星解体。

航天动力学国家重点实验室姜瑜说,在IS-29e的解体过程中,碎片一个接一个地逐渐分离,更像是由旋转加速度引起的解体。建模和计算结果表明,此次事故产生了9-10个0.5m以上的碎片。这些碎片平均每天向东漂移0.4307度,但与推进剂罐相连的结构仍被推进剂泄漏的反作用力加速,其漂移速度可达每天1.3度。这部分结构在解体前可以从西经50度漂移到西经34度。

记者了解到,解析式观测的结果是卫星解体后漂移速度超过每天1度,与姜瑜的计算结果非常接近。

姜瑜说,旋转解体产生的碎片数量远远少于碰撞产生的碎片,但迄今为止漂移的碎片非常危险,可能会与地球静止轨道上的其他现有卫星发生碰撞,特别是0.5米以上的碎片。有必要监测其运动情况,并及时采取措施,防止二次碰撞产生更多的碎片,造成更大的损失。

姜瑜的模拟计算发现,如果这种旋转解体产生的大碎片在固定位置以西37.5度处与Telstar 11N卫星碰撞,将会产生10厘米以上的108个碎片和5厘米以上的450个碎片。这些碎片将对地球静止轨道上其他卫星的安全和稳定运行产生非常不利的影响。

由波音公司开发的IS-29e是国际通信卫星组织的“史诗”系列高吞吐量通信卫星中的第一颗卫星。它的长度超过7米,相当于一辆商用车的大小,重量超过6.5吨,耗资4亿美元。它于2016年1月推出,设计寿命超过15年,仅使用三年就“早逝”。

值得注意的是,“史诗”系列中的第二颗星——IS-33e,也是为波音公司制造的,在2016年9月发射后也出现了推进系统故障。尽管它最终“侥幸逃脱”,但由于燃料消耗过多,它的预期寿命缩短了18个月。