“羲和”探日 細數我國首顆探日衛星"黑科技"

發佈時間:2021-10-15 07:50:50  |  來源:新華每日電訊  |  作者:張建松  |  責任編輯:呂依依
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“羲和”探日!細數我國首顆探日衛星“黑科技”

“羲和”探日!10月14日,搭載著我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”的長征二號丁火箭,在太原衛星發射中心成功發射,我國正式步入“探日”時代。

“羲和號”由中國航太科技集團八院抓總研製。14日,在滬召開的第九屆航太技術創新國際會議上,中國航太科技集團八院科技委常務副主任陳傑詳細介紹了衛星上的“黑科技”。

“雙超”衛星平臺

據陳傑介紹,“羲和號”整星重量510千克,運作于軌道高度為517公里的晨昏太陽同步軌道。衛星主要科學載荷為太陽空間望遠鏡,將在國際首次實現空間太陽Hα波段的光譜成像探測。通過對該譜線的數據分析,可獲得太陽爆發時的大氣溫度、速度等物理量的變化,研究太陽爆發的動力學過程和物理機制。

為確保太陽空間望遠鏡在太空平穩、精確觀測,“羲和號”採用了全新構型。太陽空間望遠鏡被安裝在專門的載荷艙中,載荷艙與平臺艙間採用了“動靜隔離非接觸”總體設計新方法,完全進行物理隔離,以阻斷平臺艙微振動傳遞路徑。

“羲和號”首次在軌應用磁浮控制,採用高精度、大頻寬、自身無干擾的“磁浮作動器”,作為載荷艙的執行機構,從而使載荷艙超高指向精度、超高穩定度控制的性能得以實現。通過“載荷艙主動控制、平臺艙從動控制”新方法,使衛星實現姿態指向精度、姿態穩定度,比國內現有能力提升1-2個數量級。

由於太陽空間望遠鏡設計了很多觀測方式,有時需要對太陽進行平場定標,即需要控制衛星姿態依次指向太陽圓盤的九個不同區域;有時需要控制衛星姿態對太陽進行連續的擺掃觀測;有時需要對衛星進行暗場定標,即控制衛星姿態指向空間特定區域;而在兩艙解鎖時,還需要平臺艙跟隨載荷艙實現相對姿態控制。針對這些不同需求,平臺艙也設計了5種不同的指向模式,可及時響應和切換。

陳傑表示,作為我國新一代衛星平臺,超高指向精度、超高穩定性的“雙超”衛星平臺,可大幅提升我國衛星平臺的指向精度與穩定度,達到國際先進水準。未來,“雙超”衛星平臺技術還將在高解析度對地詳查、大比例尺立體測繪、太陽立體探測、係外行星發現等新一代航太任務中進行廣泛推廣應用。

無線能源傳輸

作為我國首位太陽專屬“攝像師”,“羲和號”載荷艙和平臺艙完全物理隔離,確保了載荷艙不受衛星平臺擾動的影響,具備了完美的“防抖”功能,但問題也隨之而來。

載荷艙和平臺艙處於非接觸狀態,傳統的供電方式無法滿足能源傳輸需求。衛星在軌運作過程中,如何解決載荷艙的能源獲取問題?又該怎樣實現整星的能源分配呢?

八院811所研製團隊深入研究國內外相關先進技術,提出“磁感應耦合式”無線能量傳輸技術,首次在衛星上實現大功率、高可靠、高效無線能源傳輸技術的應用;首次將能源採集、能源儲存、能源控制管理及二次配電實現了智慧化和一體化設計。從能量輸入到輸出,整個鏈路的綜合轉換效率達到80%以上;在磁場耦合部分,磁傳輸效率更是達到了95%以上,實現了高效低熱耗的能量傳輸。

空間鐳射通信

由於“羲和號”的載荷艙和平臺艙之間完全隔離,也無法通過電纜傳輸能源和資訊。為此,衛星採用鐳射通信和微波通信兩種“互為備份”的無線通信方式,在兩艙之間架起了5G高速通信通道。

“羲和號”上還有一位“新面孔”——艙間高速鐳射通信單機。該設備由八院802所鐳射中心團隊研製,負責艙間數據傳輸任務,這也是國內首個接入衛星平臺的艙間無纜化鐳射數傳設備,按計劃將在軌工作三年。

“羲和號”將對太陽進行高解析度的光譜成像,屆時會産生巨大的科學數據。鐳射通信子系統具備高速的鐳射傳輸介面,可以提高科學載荷數據傳輸速率,將星內數傳頻寬大大提高,為載荷的高清成像數據積累提供了有效保障。

此外,八院電子所負責的綜合電子分系統平臺艙管理單元和載荷艙14台産品,為整星提供對地測控、數傳及星務管理等功能,也是“羲和號”上不可或缺的“黑科技”。

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