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雅彩彩票八院509所研制“精致”高分試驗星、成功驗證“雙超”衛星平台側記
来源:中国航天报     日期:2019年12月06日    字体:【】【】【

11月3日,长征四号乙运载火箭成功发射高分七号卫星,这次任务还搭载了中國雅彩彩票集團有限公司八院509所研制的“ 精致”高分试验卫星。这颗卫星的使命是验证其“双超”卫星平台,尝试对遥感卫星进行“超高指向精度”“超高稳定”控制。

發射整一個月後,509所測控團隊傳來消息:經過在軌測試,“雙超”衛星平台關鍵技術各項指標達到預期,核心單機工作良好,標志著新技術驗證取得圓滿成功。這對滿足我國新一代高分辨率對地遙感、高精度空間科學探測等航天任務對高性能的需求,實現高分遙感衛星的高指向精度和高穩定度具有重要意義。

將平台和載荷進行隔離

這顆衛星屬于509所“精致”衛星系列(一個商業衛星系列)。此前,在精致系列裏,509所圍繞導航領域已經有所動作:成功于2017年發射了一顆名爲“精致一號”的低軌導航增強小衛星。

此番的新動作則在遙感領域進行。精致高分試驗衛星重58公斤,配置有小型光學遙感相機、高精度磁浮控制組件,是一顆新型商業遙感微小衛星。

這顆衛星的主要使命是驗證雙超衛星平台。對于遙感衛星而言,能不能拍好照片是頭等大事,而這個平台,恰恰決定了衛星拍照時攝像頭指向准不准、姿勢穩不穩。

據509所衛星主任設計師陳曉介紹,目前在傳統衛星上,平台和載荷固連,衛星平台産生的微振動直接影響了載荷的姿態控制精度。對于遙感衛星而言,這些振動帶來的問題可能就是拍不出高質量的遙感圖像。

針對這個難題,509所在國家重點研發計劃項目的支持下,提出並實現了“動靜隔離非接觸”總體設計新方法及“主從協同全解耦”控制新技術,阻斷了平台艙微振動傳遞到載荷艙的路徑,實現了載荷艙姿態的精密控制,大幅提高了衛星載荷的控制精度與穩定度。

高精度磁浮控制組件是讓相機拍照更穩、更准的關鍵所在。換句話說,這就相當于將平台和載荷進行了物理隔離。載荷在電磁力的作用下穩穩地懸浮在衛星中,不與衛星産生任何實質性的接觸,衛星的微振動不再對星上載荷的穩定性産生影響。就像磁懸浮列車,車輪與軌道隔離開了,自然會使振動傳導大大減少。

爲什麽以前很難達到這樣的效果?這是因爲新的方法讓隔離變得更徹底。陳曉打了個比方——“房間裏有個鬧鍾很吵,以前解決方法是拿被子捂住,現在的解決方法是拿到另外一個房間。通過磁浮技術,雙超平台實現了平台與載荷之間真正意義上的物理隔離。”

此外,相機通過磁浮控制組件可以實現高精度、高穩定度的姿態控制,在執行具體的成像任務時,可以通過程序控制來實現自主運行,大幅度提高任務的執行效率以及成像質量。

技術指標提升兩個數量級

爲何要發展“雙超”平台?509所研發團隊認爲,一方面,這是源于現實的迫切需求;另一方面,這也是技術發展水到渠成的結果。

“當前,我國航天事業已進入高質量創新發展階段。未來,高精度空間探測、高分辨率對地遙感等領域,對衛星平台的指向精度、穩定度等技術指標提出了更高的要求。”陳曉說。

在各方大力支持與現實迫切需求下,509所迅速組建起一支人數爲21人、平均年齡32歲的研制隊伍,其中各個模塊的設計人員多數爲30歲以下、工作年限3年以內的年輕設計師,衛星的工程研制就這樣正式啓動了。

在研制過程中,509所研發團隊遇到的最大困難來自磁浮控制這一核心技術。

由于星上幾個關鍵組件技術指標太高,國內很多機構都表示無法論證,甚至多次勸說精致團隊降低標准。但精致團隊沒有受限于已有的技術瓶頸,通過多方收集資料展開調研,用一年的時間堅持進行仿真優化、試驗驗證,終于取得了重大突破,産品得以成功研制。

如今,精致高分試驗衛星在軌實測成績優異,讓509所研發團隊的付出沒有白費。根據地面測控團隊得到的數據,衛星載荷的指向精度和穩定度實現了優于0.003度每秒和0.0003度每秒的超高水平。

“相較于同等慣量的衛星,這兩項核心技術指標均實現了兩個數量級的提升。”陳曉介紹。

這意味著雙超衛星平台關鍵技術的可行性已經得到在軌驗證。

按照509所的發展規劃,精致高分試驗衛星將爲新型超精超穩衛星平台的推廣應用積累寶貴數據,進而爲我國未來型號的發展提供平台能力支撐。(趙聰)

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