Китайские инженеры успешно спасли два спутника, оказавшихся на неправильной орбите после неудачного запуска в марте 2024 года, с помощью инновационной гравитационной рогатки, которая в течение 123-дневной миссии использовала естественное притяжение Земли, Луны и Солнца, чтобы вернуть повреждённые космические аппараты на запланированные орбиты.
123-дневная Спасательная миссия
Спасательная операция началась с того, что инженеры из Технологического и инженерного центра по использованию космоса (CSU) обнаружили, что спутники DRO-A и DRO-B сильно вращаются со скоростью один оборот за 1,8 секунды и получили повреждения солнечных панелей, которые ограничили их возможности по выработке энергии. Первой важной задачей команды была стабилизация вращения во время интенсивной 20-минутной процедуры. Работая круглосуточно, они в течение 40 часов разработали несколько потенциальных маршрутов спасения и в итоге решили «тратить больше времени, чтобы сэкономить энергию».
В ходе 123-дневной миссии инженеры выполнили ряд точных манёвров, в том числе первоначальный 1200-секундный запуск двигателя, который поднял апогей спутников со 134 000 км до 240 000 км. Самые напряжённые моменты пришлись на первую коррекцию. Инженер Чжан Хао вспоминает: «Я просто смотрел на экран, пока не появилось сообщение «нормально». Это тщательное спасение не только спасло миссию, но и продемонстрировало растущий опыт Китая в области орбитальной механики и навигации в дальнем космосе, превратив то, что могло стать полной потерей, в знаковое достижение для их космической программы.
Гравитационная рогатка Земля-Луна-Солнце
В китайской миссии по спасению спутников использовалась сложная гравитационная рогатка из трёх тел, в которой Земля, Луна и Солнце выступали в качестве космических «маяков» для направления застрявших спутников. Этот метод заключается в том, что космический аппарат приближается к небесному телу, где гравитационное притяжение меняет его траекторию без использования дополнительного топлива. По мере приближения спутников к каждому из тел они набирали кинетическую энергию относительно Солнца, фактически «отбрасываясь» к следующему пункту назначения. За 123 дня полёта корабль преодолел поразительные 8,6 миллиона километров.
Этот маневр демонстрирует удивительную точность в орбитальной механике, поскольку инженерам пришлось рассчитать точные траектории с учётом одновременного воздействия нескольких гравитационных сил. В отличие от обычных гравитационных манёвров, используемых для дальних космических миссий, таких как «Вояджер» и «Кассини», это спасение было особенно сложным, поскольку спутники были повреждены и имели ограниченные возможности для маневрирования. Успешное спасение не только спасло спутники DRO-A и DRO-B, но и завершило создание китайской группировки из трёх спутников (к ранее запущенному DRO-L), создав первую в мире навигационную сеть Земля-Луна, предназначенную для автономной навигации космических аппаратов за пределами земной орбиты.
Группировка спутников DRO
Китайская спутниковая группировка DRO (дистанционная ретроградная орбита) представляет собой первую в мире сеть из трёх спутников, расположенных в области Земли и Луны. Созвездие состоит из спутников DRO-A, DRO-B и DRO-L, при этом DRO-L был выведен на солнечно-синхронную орбиту 3 февраля 2024 года, а пара DRO-A/B — 13 марта 2024 года. Несмотря на первоначальную аномалию при запуске, спутники в конечном итоге установили микроволновые межспутниковые каналы связи и измерения в K-диапазоне протяжённостью 1,17 миллиона километров, создав сеть из трёх узлов, которая позволяет спутникам отслеживать друг друга без использования наземных станций.
Созвездие работает на уникальной дальней ретроградной орбите, для которой характерно прямое движение вокруг Земли и обратное движение вокруг Луны. Такое стратегическое расположение обеспечивает исключительную стабильность при минимальных затратах топлива и фактически служит естественным космическим узлом, соединяющим Землю, Луну и дальний космос. В настоящее время DRO-A остаётся на дальней ретроградной орбите, а DRO-B работает на околоземных и окололунных орбитах, образуя критически важную инфраструктуру для амбициозных планов Китая по исследованию Луны, включая потенциальные будущие пилотируемые миссии. Это достижение ставит Китай в авангард освоения окололунного пространства и является важным шагом на пути к созданию комплексной сети связи и навигации между Землёй и Луной, которая в конечном итоге может расшириться до 30 спутников и трёх лунных наземных станций.