[科普中国]-伴随卫星

基本概念

微小伴随卫星(简称伴星) 是伴随飞行在其他航天器附近，提供监视护航和新技术试验的小卫星。伴随卫星大都具各一定轨道机动能力，它往往以空间站、载人飞船等大型航天器作为任务中心或服务对象(简称主航天器或主星)，与主星按照一定的空间相对构型共同在轨屹行。

伴随飞行技术是卫星编队飞行技术的一种特殊应用，既能够为主星提供重要和灵活的技术支持，又可以拓展和延伸航天器的功能，并可以作为演示和验证关键技术的平台，促进航天新技术的发展。国际上比较典型的具有伴随卫星功能的研究和发展计划有以德国为首的Inspector计划、AERCam 微纳卫星、美国的XSS飞行器和Livermore微小卫星等。

特别针对载人航天器的微小伴随卫星技术，一方面可以提供主航天器外全方位多角度的可重复高清晰观测，在空间站交会对接、宇航员出舱活动、大型航天器表面故障监测等方面可以发挥重要作用，实现对大型航天器保驾护航，另一方面研制和试验伴星技术不仅可推动微小卫星技术的发展，而且利用微小伴随卫星作为理想的验证平台，突破和验证某些关键技术，将有效促进航天新技术的发展。3

伴随卫星具备全天时的空间观测能力，可监测空间碎片等对空间站造成潜在危险的空间目标。

技术特点伴随卫星结构小、总量轻，任务配置比较灵活，在运行的主航天器上发射容易实现，节约发射成本，成为一种新的航天器发射模式，可适应特殊任务需要。2

研制意义利用伴星和主星，或者释放多颗伴星组网，可以实现多星协同工作，完成一颗卫星单独无法实施的应用任务，提高主星应用效率，扩大应用领域，促进空间新技术的发展和应用。1

伴随卫星的轨道伴随卫星的轨道有两种，即运行轨道和伴随轨道。运行轨道是在地球引力作用下的开普勒轨道，又可称作绝对轨道；伴随轨道是伴随卫星相对目标星的轨道，又可称作相对轨道。伴随卫星轨道具有的特征是在目标星附近的范围内，(1)绕目标星作小椭圆或圆运动；(2)在目标星前(或后)作小椭圆或圆运动；(3)在目标星前(或后)作往复直线运动；(4)其它。4

发展与应用在北京航天飞行控制中心的严密监视和精确控制下，神舟七号伴飞小卫星（BX-1）于5日18时14分顺利实现了在48公里椭圆轨道上环绕飞船轨道舱飞行的目标。这标志着我国首次小卫星伴随绕飞试验取得成功。据介绍，伴飞小卫星于9月25日搭载神舟七号飞船发射升空并于9月27日被成功释放，首次开展了卫星在轨释放、对飞船观测和对轨道舱接近及绕飞等技术试验，该卫星首次进行了GaInP2/GaAs/Ge中国产太阳电池阵、锂离子蓄电池、微型液氨推进模块、小型化姿态跟踪控制模块、双焦距一体化可见光相机及小型化USB测控应答机等技术验证。3其后，北京航天飞行控制中心对伴飞小卫星进行了持续跟踪测轨，确定了精密轨道参数，制定了“多天多次变轨，逐步逼近绕飞”的控制策略。9月30日至10月5日，先后进行了3个阶段共6次轨道控制，逐步控制伴飞小卫星实现对飞船轨道舱由远距离接近到近距离逼近，并最终形成环绕飞行。据介绍，小卫星伴随绕飞试验的成功，将为大型航天器的在轨故障诊断和保障奠定基础，同时将对延伸和拓展航天器的功能和应用起到积极作用，并且也将为未来我国航天器空间交会对接活动提供有益经验。5

2016年9月，发射成功的“天宫二号”伴随卫星搭载了高分辨率全画幅可见光相机，将在空间绕飞试验过程中对“天宫二号”与神舟11号组合体进行高分辨率成像。“天宫二号”伴随卫星是一颗微纳卫星，它是“天宫二号”试验任务的一部分。该伴随卫星采用了小型化、轻量化、功能密度的设计，使得卫星结构小、重量轻，却实现了高功能密度的设计结果。此外，它搭载多个实验载荷，并具备较强的变轨能力，具备了开展空间任务的灵活性与机动性。“天宫二号”伴随卫星将在在轨任务期间开展对空间组合体的伴飞、飞越观测以及多平台空间协同等试验，为主航天器的技术试验提供支持，并进行多项新技术的试验，拓展空间技术应用。1