“紧急调动卫星为马航失联客机搜救提供保障”需要卫星改变轨道么?

这样做的代价有多大?

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5个答案
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啥也薄试远洋航天测控工程师

2014-03-10 20:58

是的,如果要对一个特定的区域持续进行扫描,那就必须对卫星的轨道进行调整。除了同步轨道卫星可以保持在赤道某个特定点的上空外,其他卫星都是持续地绕着地球转动的。而同步轨道卫星由于高度太高,卫星较小,携带设备不可能太大,所有对地面的监控只是一个宏观的概念。
这次机动的卫星轨道倾角不同,周期不同,对应的任务和功能不同,如果要持续对一个固定地点进行探测,那么比极地轨道卫星稍微倾斜一点的轨道最合适。但是大部分卫星不是在此轨道上,或是虽然轨道吻合但是已经转到其他位置去了,那么就必须进行机动,使其进入该轨道。尤其是有些卫星本来慢条斯理地正在依次对地球进行扫描,也就是2天到10天扫一遍的,这样就要改变轨道到反复扫描一个区域了。
目前来看,这次调动的卫星是海洋二号,风云三号,高分一号,遥感卫星十九?号等卫星,应该还有其他卫星参加,只是没有说明。我猜测海洋卫星主要针对海水、洋流变化,风云侧重当地气象支持和拍照,高分和遥感当仁不让地负责拍照,这些数据组合起来用来指导对特定区域的辨识和搜索。不过,由于坠落地点未能确定,而且早期新加坡航空185航班高空坠落时,找寻到的最大的碎片也不过40乘40厘米,这些卫星的分辨率最高只有米级,估计用来搜索碎片难度很大。
本来想计算一下卫星机动时耗能的,不过发现手头数据不足,而且我那个搞总体的哥们已经半年没有在这里出现了,现在只能泛泛讲一下。卫星在轨道中运行,会出现轨道漂移和下降,对非同步轨道卫星来说,主要问题是轨道下降,这个时候只要选择合适的地点加点推力就可以将卫星的速度和轨道提升,轨道倾角一般没有明显的变化。但是卫星重复对一个区域进行扫描的周期一般在2-10天,每次扫描宽度不过数百公里,而此次搜索区域已经扩大到东西近2000公里了。对救援来说,因为要在短时间里对一个区域反复扫描才有价值,而卫星绕地球周期是100分钟左右,在经过时花上不到20分钟“瞟一眼”这个区域,之后便去扫描我们不需要的那些区域去了。我认为如果要得到足够的数据,就需要在卫星飞偏到其他位置时,及时把它轨道改变,使其继续扫描指定位置。这里就需要改变飞行方向了,而这种发动机本身推力就是非常小的,燃料携带也很少,直接像我们开车一把打到位是不可能的,只能稍微进行修正,然后靠时间换空间,使其在尽量短的时间里回到搜救区域上空来。

在不进行机动时卫星星下区域:
这是两次飞过时的扫描示意图

这是一天的扫描覆盖示意

这是2天的扫描覆盖示意

可以看到,这种搜索是全球覆盖的,对搜救来讲大部分都给浪费了

说实话,卫星的燃料是最宝贵的,直接决定了卫星的寿命,一下子机动近十颗卫星(我估计不止,还有其他未见报道的zhengcha卫星),折算下来,成本得几个亿啊,怎么来估算的呢?
首先对卫星寿命的影响,这是天宫一号的轨道提升曲线,差不多2-3个月提升一次轨道

可以这么猜测,每机动一次,减少卫星寿命2-3个月,如果卫星只进行一次机动来参与搜索,那么数据量可能是不够的,机动两次,恢复原有轨道一次,算三次,那么,寿命就缩短了半年到9个月。这些卫星都是短时间在轨卫星,一般在轨道就2-3年的多,有一次算它计划中的话,这样就缩短了五分之一的寿命,相当于两颗卫星。有说法商业发射一次要3000万美元,这要补发的卫星值多少钱呢?
还有,这些卫星平时都是按部就班地完成自己的任务的,对生产、生活、军事行动进行支撑,其背后的经济价值、军事价值是没法计算的。
另外,由于任务的调整,对地面测控支持的压力也会增加很多,这也是无形的成本。
不过,我支持这一举动,这是展示了一个大国的姿态:一方面国家重视生命,不计成本;同时也告诉别人,这种太空高科技我们玩得起,也玩得转。
修改完成,漏洞百出,姑且看看,请见谅

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承蒙@POCKN @小虫北飞 提醒,也许这次并没有进行大规模的卫星机动行动,只是让卫星偏离搜救区域上方时斜眼看看,这也有道理,不过那样的话,效果就差很多了,而且低轨道卫星的视野实在是比较窄,斜眼看的数据会不会对搜索有实质性帮助还是个问题,而且洋流和风是变化的,没有足够时间的监视造成数据漏失,我担心反而会误导搜索方向。

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瘦驼科学松鼠会成员

2014-03-12 01:10

@啥也薄试 关于变轨知识的回答的已经很完备了。我来补充一点不那么严谨的。这次MH370搜寻工作动用了大量的军事力量。海警这样的半军事化力量先不提。迄今为止已经调动海军综合登陆舰两艘,驱逐舰一艘,综合补给舰一艘,护卫舰一艘,两艘潜艇救援舰待命。空军方面已经调动伊尔76运输机和图154M电子侦察机。加上这次十颗卫星临时变轨。
虽然可能会让一部分朋友感觉不适,但这的确是一次亮肌肉的行动,展示了中国军队的情报侦察和力量投送能力。特别是事发区域是我国与南海诸国海权争端比较激烈的地方。
人类第一次大规模的调动卫星,是1991年的海湾战争。美国国防部使用了包括通讯、导航、气象、图像侦察、电子侦察、导弹预警、海洋监测等各个领域的众多卫星。为了更快速准确的覆盖战区,当时也曾让多颗侦察卫星变轨。当时让美军的肌肉吓掉了下巴的中国人民解放军,23年后也终于有了一点可以展示的力量。
这次官方报道的有海洋卫星。我国到目前一共发射过三颗海洋系列卫星。2002年5月15日发射的海洋1A是一颗实验海洋卫星,估计早已退役。2007年发射了海洋1B,是海洋1A的同平台星,它在近极地太阳同步轨道上运行,主要用来检测海水颜色。2009年发射的海洋2号可以探测海温、海流、海浪和海风,估计这次会被用来采集事发海域数据辅助搜救。


风云系列大家耳熟能详,是我国的民用气象卫星的代号。风云系列是个大家族,风云一号系列是太阳同步轨道气象卫星。1988年发射的风云1A是我国最早的气象卫星。但是1A和1B都因为故障很快就报废了。1999年发射的风云1C是第一颗实用的风云一号星。一直到2005年还在超期服役。2007年被当作反卫星实验的标靶摧毁。目前风云1D可能还在服役。
风云二号系列是地球同步轨道气象卫星,所以无变轨一说。
风云三号系列是极地轨道气象卫星,目前发射三颗,服役两颗,有可能会参与到此次搜救的区域气象服务中。

下面两个系列才是重点。
高分,是“高分辨率对地观测”的简称,是我国第一代“民用”高分辨率对地观测卫星,2013年4月26日发射了该系列的第一颗——高分一号,对外声称其光学分辨率是2米。


上面是高分一号和它拍摄的8米分辨率的北京图像。2米分辨率是什么概念?打开谷歌地球,你看到的那些卫星照片,在重点城市里的分辨率大概1-2米的级别。
高分二号本来计划在去年年底发射,但是由于中巴地球资源卫星三号发射失败,所以整个航天发射计划都被推迟了。现在还没有消息。
当然,按照我们的惯例,保密一代,官泄一代,公开一代。公开的必然不是最好的。
所以才有了这次的重中之重——遥感系列。
遥感,顾名思义,听上去很朴实。去搜一下各大官网的消息,也是一股朴实无华,甚至于有点呆的气息——科学实验、国土普查、农作物估产、防灾减灾。。

你如果相信这就是它的任务,请记住它们还有一个隐蔽的名字——“尖兵”。
搜一下公开的论文,就能吓你一跳。比如2007年发射的遥感二号。

比高分一号早工作六年,已经是2米级分辨率了。
再看看2008年发射的遥感五号。

这种八股文,你懂的。
于是我翻了翻论文和公开资料,给遥感系列做了个时间线。从2006年的遥感一号到去年年底的遥感十九号。
点此有大图

这些八股文之外的东西,可能才是此次变轨大搜救的真正目的。



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POCKNCG动画师,导演,航天爱好者

2014-03-11 15:02

变轨的可能性不大!主要是姿控侧拍!

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前面几个网友说的已经很详细了。我简单补充一下。
卫星的寿命,主要就是依赖于剩余燃料,这是因为卫星在轨道运行期间,会受到地表附近稀薄大气的影响,其运行轨道会逐步趋向地球,因为为了维持轨道,需要定期对其进行轨道维持,这就需要耗燃料了。燃料耗完,卫星寿命就无法维持轨道,也就不行了。所以改一次轨道,基本上卫星就要折寿一些,由此可见,国家这次真是不惜一切代价了。
这次调集的卫星类型,主要是气象卫星(风云系列)和侦查卫星(高分、遥感)。海洋卫星的职责,应该是监控海水的温度、化学成分变化等,如果有可能,还能判别漂浮的油污的类别等。

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小虫北飞生物工程学士

2014-03-11 13:12

本来想在回复里讨论,不过太长了放不下,放这里吧。
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下面是报道,来源http://weibo.com/1649384057/AAlIvnv8S

西安卫星测控中心紧急调动卫星为马航失联客机搜救提供保障
中国军网北京3月10日电 (邢小兵、记者王瑶)记者从西安卫星测控中心获悉,3月8日凌晨,马来西亚航空公司MH370航班起飞后与地面失去联系,中心在第一时间启动应急机制,配合地面搜救人员开展对失联航班的搜索救援行动。
针对此次马航客机失联时间长、搜寻面积大的实际,该部迅速启动卫星测控应急预案,对在轨运行卫星测控计划进行调整。紧急调动海洋、风云、高分、遥感等4个型号,近10颗卫星为地面搜救行动提供技术支持。其中,部分卫星还停止了原有工作计划,清空星上原有指令,全力投入搜救任务,以加强对失联区域的气象监控、通信、目标搜索等行动的支持。同时,加强对北斗导航卫星的状态监控,以确保随时为地面救援行动提供可靠的导航、通信支持。
该部负责人告诉记者,事件发生以来,中心连续向各型号卫星准确注入应用指令数百条,确保了卫星按搜索救援需求提供持续、快捷、精确的云图、卫通等信息及数据服务。
卫星测控工作计划调控后,中心最大限度地发挥技术资源优势,按卫星用户要求及时调整卫星测控计划,加大跟踪监视圈次。科技人员实行24小时轮班制度,时刻确保有数十名测控专家和技术人员昼夜奋战在测控机房,密切关注卫星动态,监视卫星工况及载荷工作性能,有力保障了救援行动的有效进行。
——————
看了这个报道,还是觉得没有变轨。如果真的涉及变轨一定会着重提出的。这个报道却着重强清空原有指令,输入新指令,根据要求调整卫星测控计划,加大跟踪监视圈次。

(我不是专业人士哈,只是猜测。)

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