空间环境影响引起的在轨卫星姿控系统故障

——摘自NASA 报告

       NASA于1996年8月出版的参考文献《Spacecraft System Failures and Anomalies Attributed to the Natural Space Environment》罗列了1973年6月至1995年3月的100多宗在轨卫星和航天飞机因空间环境影响而产生的故障和异常事件。本文摘录文献中在轨卫星的姿态控制系统故障，以方便读者在短时间内获知这份50余页英文资料的相关内容。

1 地球同步轨道通信卫星

加拿大Telsat的Anik B-1卫星：1986年2月8日，因地磁场扰动甚至翻转，反映卫星roll/yaw姿态的电磁线圈中的直流电流和极性过限，使姿态控制向反方向进行。对应的控制措施为，用喷嘴控制滚动角roll。该故障在18小时中断需出现了8小时之久，在卫星的7年多寿命中层出现过2次。

Anik D-1卫星：1985年3月8日，地球磁气圈发生强烈活动8小时后，卫星天线反射面发生强烈放电现象，使反自旋控制系统产生故障，导致通信天线开始旋转，数据通信被中断。卫星得到完全控制，代价为消耗轨位控制燃料，损失1年的使用寿命。

Anik E-1和Anik E-2：1994年1月20日，因为地磁风暴，卫星的电势因环境而变化，静电放电产生的电磁脉冲破坏了主用陀螺制导系统中的控制电路元件，从而使卫星在两小时内先后失去姿态控制。Anik E-1启用备份导航系统后，在8小时后恢复正常。Anik E-2则因备份系统也不能工作而被迫中止服务。7个月后，Telsat工程师采用新型地面控制系统，用计算机程序根据星上传感器所采集的数据，自动控制星上的22个发动机喷嘴，使Anik E-2卫星重新定位，并且恢复正常业务。用喷气方式维持姿态稳定的代价为，原先估计的10年剩余寿命被减至9年，操控卫星的成本也增加了3千万美元。

ArabSat 1A：1994年3月15日，因为静电放电，卫星在发射后不久就失却功率、姿态控制和轨道陀螺。为此，必须采用人工控制手段作南北保持。1986年6月1日，因为同样原因，卫星姿控系统不能锁定地球，卫星被改作在轨备份。

AusSat-A1：1986年1月到1989年6月，因为静电放电，卫星的遥测系统和姿控系统的命令模式遭改变。同样的故障也出现在AusSat-A2（1986年5月到1990年6月，33次）和AusSat-A3（1987年10月到1990年10月，19次）上。

Intelsat 510和Intelsat 510：1993年8月，静电放电影响卫星姿控系统的工作状态产生多个非受控改变。

Intelsat K：1994年1月20日（Anik E-1和E-2发生故障的同一天），地磁暴产生的静电放电损坏动量轮控制电路，引起卫星姿态摆动和天线服务区变化。启用备份设备后，卫星的运作得以在当天恢复正常。

NATO-3A和NATO-3B：1987年1月11日，因深度静电放电而引起卫星姿态失控。这两颗卫星在1986年12月到1987年9月期间经历过多次类似事件。NATO-3C也经历过5次类似事件。

商用通信卫星SBS 1：1981年11月以后的8年间，因静电放电，姿控电路遭数百次干扰。

NASA跟踪和数据中继卫星TDRS-1：1989年11月2日，因辐射，指令处理电路产生单事件翻转，卫星姿态短时间失控。卫星在转移轨道期间、以及1984到1989年间，姿控系统RAM经历多次单事件翻转，均因地面控制而避免卫星翻转的危险。

TDRS-4：1991年8月10日，因辐射产生的单事件翻转，使姿控传感器的pitch参数过限告警。1993年12月12日，单事件翻转使控制处理电路的工作状态从正常转为禁止，造成一系列的姿控系统参数超出正常范围。

TDRS-5：1989年11月2日，因辐射，指令处理电路产生单事件翻转，卫星姿态短时间失控。卫星在转移轨道期间、以及1984到1989年间，姿控系统RAM经历多次单事件翻转，均因地面控制而避免卫星翻转的危险。

TDRS-6：1993年7月10日，因遥测遥控缓存器的单事件翻转，A路pitch输出在改写期间告警。

TDRS-1、TDRS-3、TDRS-4和TDRS-5：在工作寿命期间，多次因静电放电干扰姿控等系统的处理器电路。如果不能得到及时的人工干预，卫星均有可能失控。

法国通信卫星Telecom 1B：1988年1月15日，因为静电放电耦合外露电线，主备用姿控电路均失效，卫星无法执行任务。

AT&T通信卫星Telstar 401：1994年9月10日，因静电放电，卫星短时间不稳定，通信中断1小时。

2 非同步轨道探测卫星

中国气象卫星FY-1：1988年6月9日发射后的第39天，静电放电破坏姿控系统，终结卫星使命。

欧洲气象卫星MeteoSat-F1：1977年11月23日发射后的一年间，记录了119次静电放电事件，星上的无线电计、功率系统和姿控系统受干扰。

极轨气象卫星NOAA-7：因为太阳压力，磁线圈扭矩超常，不能有效卸载。

极轨气象卫星NOAA-9、NOAA-10和NOAA-11：1989年3月，强太阳活动期间，roll/yaw线圈被切换到备份模式，使动量轮工作不正常。好在卫星的姿态控制未受影响。

极轨气象卫星NOAA-10：1989年3月13日，太阳活动期间，磁动量卸载后，x轴陀螺过速，使roll/yaw线圈被切换至备用状态。

探测卫星SMM：1980年2月14日，CMOS电路遭短暂辐射，C陀螺失效。在启用B陀螺后，卫星控制恢复正常。