2013年3月12日,伽利略卫星GSAT0104与其同组在轨验证(IOV)卫星一道,助力欧洲独立卫星导航系统伽利略实现首次定位,创造了历史。如今,在主要于搜救领域服务12年后,GSAT0104再次创造历史,成为伽利略星座中首颗退役的卫星。
对于像伽利略这样庞大且持久运行的星座而言,其作为关键公共基础设施,旨在数十年间提供不间断服务,退役活动与发射同等重要。为平稳运行,卫星群需持续补充,因此处置卫星不仅关乎使太空更安全,还关乎为新卫星腾出空间。
2023年10月,由欧盟空间计划署(EUSPA)主持,欧洲航天局(ESA)和欧盟委员会(EC)参与的委员会首次决定让一颗伽利略卫星退役。GSAT0104的退役活动于2024年3月开始,并于2025年4月完成。
GSAT0104是由欧空局与制造商EADS Astrium(4颗在轨验证卫星)和OHB(34颗完全运行能力卫星)共同设计、开发和测试的38颗伽利略第一代卫星之一。此次退役后,该星座凭借所有主要位置的现役卫星以及三颗现役备用卫星,继续提供同等水平的性能服务。此外,新卫星将不断加入,有六颗第一代卫星准备发射,十二颗第二代卫星正在研制中。
太空可持续性是欧空局的核心优先事项,其倡导负责任地利用太空,以造福社会和环境。这一承诺的核心是减少太空碎片,太空碎片是威胁当前及未来任务及其所提供关键服务的严重全球性危害。
为应对日益严重的太空碎片问题,欧空局设定了到2030年新任务实现太空污染净零排放的宏伟目标。这一目标得到可持续设计实践、严格的碎片减缓政策和卫星寿命终止处置协议的支持。
欧空局作为伽利略系统开发主要方和设计机构,已使伽利略的空间段管理与该机构的太空碎片减缓政策和要求保持一致,彰显了对可持续太空活动的专注,并作为欧洲关键旗舰项目树立了榜样。伽利略卫星退役行动由EUSPA协调。
当伽利略卫星达到使用寿命终点时,它将被转移到更高的安全轨道,并通过耗尽所有能源进行钝化处理。伽利略的墓地轨道位于活跃星座上方至少300公里处,设计上可长时间保持稳定。这是一个广阔区域,数百年来不会干扰伽利略、地球静止卫星或任何其他星座。
得益于GSAT0104中的推进剂储备,得以将其放置在伽利略运行星座上方700公里处非常稳定的处置轨道上。然后,耗尽卫星燃料箱,并通过去除所有内部能量(如电池电量)使卫星钝化。未来退役的伽利略卫星将被处置在略有不同的高度,以保持它们之间的安全距离。
墓地轨道是中地球轨道和地球静止轨道卫星的标准处置策略,在这些轨道上,卫星通常无法重返地球。
妥善处置不再为星座服务或有故障风险的卫星,保护太空环境只是原因之一。伽利略星座分析部门负责人里卡多·迪·科拉托解释说:“在伽利略项目中,我们需要保持轨道清晰安全,以支持卫星群的持续更新。健康的星座对于确保为全球数十亿用户提供最佳性能和可靠服务至关重要。”
所有卫星都有设计寿命,之后其系统预计可靠性或有效性会降低(伽利略第一代卫星为12年,第二代卫星为15年)。伽利略合作伙伴每年评估较旧伽利略卫星的状况和贡献,决定是将服务延长一年还是退役。
迪·科拉托补充道:“确保在姿态控制、推进器和通信系统等关键部件仍可用时,将卫星从星座中移除至关重要。如果我们有信心未来能成功处置卫星,就会尽可能延长其使用时间。”
GSAT0104于2012年10月12日从法属圭亚那的欧洲航天发射场发射。它是第四颗也是最后一颗伽利略在轨验证卫星,使得仅使用伽利略卫星就能首次确定地面位置。
这颗卫星在L波段天线出现故障后,从提供导航服务转为服务搜救领域。2021年,为给2024年4月发射的新卫星之一腾出空间,它从主要位置转移到备用位置。在退役活动开始前,它一直从该位置继续提供服务。
GSAT0104再次参与了伽利略的“首次”事件。其退役为各星座在太空活动中践行责任树立了典范。
此外,它为项目合作伙伴提供了重要经验,随着未来几年退役工作变得更加频繁,这些经验将至关重要。
2024年,针对其余三颗伽利略IOV卫星的卫星寿命终止审查委员会决定将它们的寿命至少延长一年,至2025年10月。已有两颗伽利略IOV卫星超出设计寿命一年,第三颗刚达到设计寿命。它们都仍提供出色的导航性能。
伽利略卫星的服务性能由伽利略参考中心(GRC)独立监测,可在全球导航卫星系统服务中心(GSC)查询。
自2017年进入开放服务以来,伽利略目前是世界上最精确的卫星导航系统,为全球超过40亿智能手机用户服务。在欧洲单一市场销售的所有智能手机都保证支持伽利略系统。此外,伽利略在铁路、海事、农业、金融定时服务和救援行动等领域发挥着重要作用。
作为欧盟的旗舰项目,伽利略由欧盟委员会管理和资助。自项目启动以来,欧空局作为系统开发主要方和设计机构,主导空间和地面系统的设计、开发和鉴定。欧空局还受托在欧盟“地平线欧洲”计划内开展伽利略未来的研发活动。欧盟空间计划署(EUSPA)作为运营系统提供商的系统主要方,确保服务的开发以及安全可靠交付,同时监督市场需求和应用需求。
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