[发明专利]一种用于地球静止轨道通信卫星的离轨方法

说明书

本发明公开了一种一种用于地球静止轨道通信卫星的离轨方法，适用于GEO通信卫星的离轨操作，特别地考虑了通信卫星的特点，提出了具有针对性的方法，满足了离轨操作的实际要求；根据离轨的轨道要求，提出了平均量机动和修正量机动相结合的方法，可操作性强，便于调整控制策略，确保在满足轨道高度要求的同时满足了偏心率要求；提出了巡航模式下推力器周期性相对喷气的方式消耗推进剂，效率高，对姿态的影响小；同时，本方法要求在卫星整个离轨控制过程中，避免上行测控对邻近GEO卫星的干扰，保证巡航可见测控时间。

技术领域

本发明属于航天器寿命末期在轨管理技术领域，具体涉及一种用于地球静止轨道通信卫星的离轨方法。

背景技术

我国目前有数十颗通信卫星在轨运行，绝大多数是地球静止轨道(GEO)卫星，为广播电视、宽带应用等领域提供了优质可靠的服务。随着GEO通信卫星的广泛应用，在轨通信卫星即将到达设计寿命末期的数量越来越多。地球静止轨道轨位是稀缺的空间基础资源，按照国际统一规范，需要在卫星寿命到期后，及时准确的把卫星转移出静止轨道，送入预期的弃星轨道，完成卫星的的离轨和钝化，以避免对其他卫星可能造成影响，同时释放出宝贵的轨位资源。

按照国际组织IADC建议，完成飞行任务的寿命末期卫星应机动到弃星轨道，弃星轨道的近地点高度相比GEO轨道增加的高度ΔH应满足如下公式，同时应保证偏心率不大于0.003。

ΔH≥235+(1000·C_rA/m)

其中ΔH为近地点高度增加值；Cr为卫星表面反射系数(典型值在1～2之间)；A为卫星垂直太阳光的照射面积；M为卫星质量。

根据GEO通信卫星寿命末期的相关数据，一般需要将GEO轨道至少抬高280～300km。为了满足轨道高度和偏心率控制要求，同时考虑到防止推进剂突然不足的风险，一般采用“安全可控；分批次进行、合理迭代；便于操作”的方法，分批次抬高轨道高度的同时保证偏心率要求，达到离轨的轨道要求。

北京空间飞行器总体设计部CN201310059829号专利公开了一种适用于导航GEO卫星的离轨方法，包括离轨方案制定、推力器标定和钝化操作，但此方法适用于与通信卫星质量、配置、工程参数等均不同的导航GEO卫星，其离轨方案没有描述给出定量化、标准化的轨道机动方案，没有给出针对通信卫星特定的钝化过程。中国空间技术研究院CN201811307417号专利提出了一种利用残余推进剂和氦气的离轨方法，主要解决推进剂不足时的轨道机动问题，没有给出包括分批次轨道机动、整星钝化的完整且具有可操作性的一般性离轨方法。

长期以来，对于静止轨道通信卫星离轨并没有统一的方法可供借鉴，不少卫星离轨过程出现故障或者实际没能成功离轨，给在轨卫星或者后续待发射卫星带来极大风险；卫星寿命末期一般推进剂剩余量估算不准确或者所剩较少，可能存在推进剂不足导致无法完成离轨的情况；因此，有必要提出GEO通信卫星的离轨方法，制定精细、稳妥、专门适用于通信卫星的离轨方案，确保成功实施离轨。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于地球静止轨道通信卫星的离轨方法，可高效并可靠的完成卫星离轨。

一种用于地球静止轨道通信卫星的离轨方法，包括如下步骤：

步骤1、卫星健康检查及状态设置；

步骤2、通过每次将卫星轨道抬高70km的方式进行机动控制，将卫星轨道高度抬高280km；

步骤3、排空卫星的推进剂；

步骤4、在卫星完成离轨操作后，巡航状态下对整星进行钝化操作。

进一步的，所述步骤1中，对卫星健康检查及状态设置包括：