[发明专利]一种快响轨道救援方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于航天飞行器故障救援领域，尤其涉及卫星发射未进入正确轨道和在轨故障的快速响应救援方法。

背景技术

航天是高风险行业，单纯依靠提高元器件以及单机可靠性来降低空间运输和在轨飞行器风险将使成本大大提高，轨道救援即是针对卫星未能进入正确轨道和在轨失效等故障，通过工程技术手段开展在轨救援，使卫星进入正确轨道或恢复功能的技术。

上世纪80年代，美国利用航天飞机对在轨道上出现的卫星故障开展了有人参与的回收与在轨维修，但是由于航天飞机飞行轨道的限制，可救援卫星的轨道范围有限，并且单纯为了一颗卫星的救援发射一架航天飞机的效费比不高，随着航天飞机的退役，有人轨道救援技术也退出了舞台。

近些年国内外研究的轨道拖船技术，研究重点主要集中在救援飞行器和被救援卫星的捕获连接方案，针对卫星结构特点和质量规模提出救援飞行器和捕获连接机构的设计方案及救援模式；在轨服务技术则侧重于模块更换、燃料补给等在轨操作。前面两个技术方向的研究多数是针对某项具体应用的单项技术研究，很少涉及救援系统的方案及满足快响应需求的救援任务流程。但随着单项技术的成熟，救援系统如何快速响应多种轨道救援任务的需求越来越迫切。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种快速响应轨道救援方法及系统，解决现有技术对轨道救援任务研究系统性、工程性不足的问题。

本发明的技术方案是：

一种快响轨道救援方法，包括步骤如下：

1)救援系统在发射场战备值班；

2)当已发射的卫星发生故障时，对失效部件和单机进行定位，提出救援需求；

3)根据损失因素评估卫星故障的损失值M；

4)根据步骤2)提出的救援需求，确定救援方案；

5)根据步骤4)提出的救援方案，考虑救援成本因素评估救援代价值N；

6)比较M和N，若M大于等于N，则进行第7)步；若M小于N，则终止救援；

7)对步骤4)提出的救援方案进行地面仿真，确定发射场、发射窗口、测控站，开展救援系统组装、测试，发射场、测控资源协调，并最终完成发射与在轨救援。

所述损失因素包括：直接经济损失、再发射费用、间接经济损失、附带影响权重。

所述救援成本因素包括：直接成本、卫星服务产值及附带影响。

所述评估卫星故障的损失值M的具体方法为：

M＝(m₁+m₂+m₃)×(1+K)

其中，m₁为直接经济损失，m₂为再发射费用，m₃为间接经济损失，K为附带影响权重。

所述评估救援代价值N的具体方法为：

N＝(n₁+n₂)×(1-J)

其中，n₁为直接成本，n₂为T₂时间内卫星服务产值，J为附带影响权重，T₂为从本次发射失败至完成在轨救援所需的时间。

所述m₁、m₂、m₃和K具体计算公式为：

所述m₁＝(卫星研制成本+发射费用+保险费用)×s-保险赔付金额；其中，卫星不能提供服务时，s＝1；卫星提供部分服务或寿命缩短时0<s<1；

所述m₂＝新研卫星研制成本/备份卫星成本+发射费用+保险费用；

所述m₃＝卫星成本×发射失败导致的保险费率增高值+T1时间内卫星服务产值，其中T1为从本次发射失败至重新发射一颗卫星所需的时间；

所述K＝空间碎片带来的轨道安全影响因子k₁+航天技术验证滞后影响因子k₂+产业影响因子k₃+社会影响因子k₄，其中0≤k_i≤1，i＝1，2，3，4。

所述n₁、n₂和J具体计算公式为：

所述n₁＝救援系统研制成本+发射费用；