空间环境影响引起的在轨卫星非姿控系统故障
——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。
文献介绍了70余宗卫星的非姿态控制系统故障。其中,控制和存储电路故障约有24宗,遥测遥控和通信设备故障约有12宗,电源分系统故障约有9宗,温控设备和机械故障约有6宗,星上搭载设备故障约有22宗。分类故障的摘要如下。
1 控制和存储电路故障
英德美三国的探测卫星AMPTE/CCE:1984年11月11日,因星体充电,产生错误命令,致使数据调制出错,卫星在改变操作程序后恢复正常。1988年4月,累积的辐射损坏了1号指令处理系统中的CMOS PROM,卫星在地面控制切换到2号指令处理系统后恢复正常。
加拿大和美国的实验通信卫星CTS(Hermes):在1976年1月17日发射后的首年中,星上搭载的瞬时事件记录仪记录到215次故障,其中的65%为复合故障。结果表明,放电现象可能出现在一天中的任意时刻,而且在一小段时间中可以出现多个事件。
探测卫星SMM:1985年,因辐射原因而使星上计算机产生单事件翻转,卫星被置于“安全保持”状态,科学数据传输中断8天。
国际探测卫星IUE:因为热系统的设计问题,星上计算机的4k和8k存储器受损。
探测卫星ERBS:1984年11月1日,指令存储器的数据位因为辐射原因而翻转,当天记录的故障次数为142次。1993年7月22日,指令存储器芯片因噪声和辐射原因而被干扰。
2 遥测遥控和通信设备故障
日本广播卫星BS-3A:1994年2月22日,因为静电放电,遥测信号中断1小时。
环境卫星GOES-6:1984年7月7日,因单事件翻转,丢失PCM遥测信号。先后共有5次模拟和数字信道故障均被地面指令纠正。1988年3月9日,仍因单事件翻转,遥测系统遭永久性破坏。
GOES-7:1988年6月,因辐射而产生的单事件翻转,中央遥测单元未受指令控制而自行作信道切换。1993年4月,出地影1小时后,因受低温影响,接收机频率稳定度超出正负5kHz的限定范围。
NIMBUS-7:高能粒子破坏电路元件,使数据信道增加噪声并且趋于饱和。
3 电源分系统故障
美国空军的空间防卫通信卫星DSCS-II (9431):1973年6月2日,因地磁暴产生高能放电,通信系统的电源供应中断,卫星失效。
日本试验卫星ETS-6:1994年8月28日发射后不久,因范阿伦带高辐射电平影响,太阳能电池板的效率在数天内急剧降低,远地点发动机缺乏足够的压力,致使卫星不能进入地球同步轨道。
环境卫星GOES-7:1995年3月22至24日,因为强太阳X射线影响,太阳能电池板损坏,输出功率减小,卫星损失2至3年寿命。
Landsat-4:1983年3至6月间,因为热循环原因,4个太阳能电池板中的2个,因电缆故障而使供电从断续到彻底中断。
小型探测卫星MSTI-2:1994年9月5日,因为轨道碎片割破电线外皮及造成短路,或者放电损坏,卫星与地面失去联系。
4 温控设备和机械故障
加拿大通信卫星Anik B-1:1994年1月20日,在地影中,卫星表面产生静电放电,热反射面损坏,多个部件升温。
NIMBUS-7:因为卫星轨道上的地球返照率高于设计值,使某个扫描仪的致冷门温度超出预期值。
印度通信卫星Insat 1B:因为润滑剂问题,导致展开机械出现热粘连,使太阳能电池板未能展开。
日本资源卫星JERS-1:因为润滑剂问题,导致展开螺栓出现冷焊缝,使雷达天线未能展开。
5 星上搭载设备故障
英德美探测卫星AMPTE/CCE:1984年9月11日,因为外部辐射原因,磁力计先后4次自动改变工作模式,并有17个测温器件失效。
Landsat-3:因为地磁异常,某仪器的输出脉冲超出限定值,影响质量和稳定度。因为热电离层的残留气体分子污染,某传感器丢失红外数据。
国际探测卫星ISEE-1:因为微流星撞击,探测窗口出现微孔,丢失25%数据。
日本探测卫星Solar A:因为微流星撞击光学系统的胶片盒,产生0.05mm微孔,导致望远镜的光学部分失效。
Voyager-1:因为高密度辐射,绝缘体受损,致使恒星跟踪仪不能收空切换到部分状态。
6 其他
GOES-4:1981年3月29日,因静电放电的电磁脉冲产生错误命令,星上的主要光学镜头被重定向,需要控制员发出一系列指令作纠正。在卫星的工作寿命中,多次发生同样的错误。直至1982年11月25日,卫星因为同样原因而失效。
俄国卫星KOSMOS-1275:1981年7月24日,在977公里的轨道高度,遭遇超高速轨道碎片撞击,星体被粉碎。