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北斗双星实现太空“握手”

2015-08-12 10:31:57
来源:科技日报 作者:付毅飞 评论:0
导语:  在经历十余天的太空旅行后,7月25日发射的第19颗北斗导航卫星开启了自主运行功能,并与同时发射的第18颗北斗导航卫星搭建星间链路,实现了太空“握手”。这意味着我国成功验证了全球导航卫星星座自主运行核心技术,为实现全球卫星导航系统奠定了坚实基础。

  在经历十余天的太空旅行后,7月25日发射的第19颗北斗导航卫星开启了自主运行功能,并与同时发射的第18颗北斗导航卫星搭建星间链路,实现了太空“握手”。这意味着我国成功验证了全球导航卫星星座自主运行核心技术,为实现全球卫星导航系统奠定了坚实基础。

  记者从中国航天科技集团公司五院了解到,新一代北斗双星“兄弟”不仅在速度、精度、重量等指标方面都比“哥哥姐姐”们更上一层楼,还能实现智能化的自主运行。“高智商”的背后,有众多全新的系统和技术联合立下的汗马功劳。

  多项创新确保双星隔空相握

  “星间链路功能,让星与星之间实现了通信、测距,进而大大提升导航系统的自主可控能力。”北斗导航卫星总设计师王平说。

  北斗双星要冲出亚洲、走向世界,就要对空间环境进行灵活应变,保持卫星与地面、卫星与卫星之间的互联互通。为此,突破北斗导航星座自主运行技术,成为研制团队面临的首要任务和最大的难点。“我们必须走自主可控之路,否则无法可持续发展。”北斗导航卫星系统总设计师谢军表示。

  在浩瀚的宇宙,让两颗小小卫星准确“握手”谈何容易。五院设立了全新的自主运行分系统,投入了充分的资源保障,对星间链路和星座自主导航技术实施了重点攻关。科研团队率先提出了混合型新体制星间链路方案,完成了星间链路需求分析与设计,形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议和系统方案的设计;同时展开了紧锣密鼓的创新工作,攻克了空间相控阵天线等技术难关。众人协同创新、集智攻关,全力确保着北斗卫星隔空“一握”又稳又准。

  自主导航助北斗独立开展任务

  卫星之间的硬件联通了,还要实现软件上的实时互通、完美“对话”,自主导航技术是关键所在。该技术可以使导航卫星脱离地面的遥控,独立自主开展导航任务,为用户提供高精度的导航服务。该技术已成为当前国际上各导航系统都在全力攻克的目标。

  为此,五院总体部自2000年起就在国内率先开展星座自主导航技术研究,10年后承担了国家北斗重大专项的自主运行关键技术攻关工作,历时3年独立自主研制出星载自主导航软件。从自主导航总体方案设计到各类算法的设计和实现,研制团队让北斗卫星用共同的“语言”进行对话,确保为全世界用户提供更好的服务,并为国内特定用户更高要求的使用提供支持。

  “超级管家”集众多事务于一身

  在北斗导航卫星中首次出现的综合电子分系统,对于北斗双星的“高智商”功不可没。这套由五院总体部承担的分系统,在以往数管分系统进行遥测遥控、自主能源和自主热控管理的基础上摇身一变,成为包揽自主导航算法、星间网络处理等众多重要事务于一身的“超级管家”,功能更强大、作用更重要。

  在北斗双星的研制中,“超级管家”从顶层优化配置了整星的信息流和产品组合方式,极大地减少了整星设备间的接口,变得更加集成、轻小、可靠。按照卫星需求,“超级管家”以标准模块组成单机,将以前的单机都瘦身为模块,如此下来,综合电子系统与过去北斗导航卫星的数管分系统相比减重达到30%。

  新一代北斗导航卫星最重要的自主导航功能和星间网络处理功能,对时间处理有极高要求。为此,“超级管家”不仅要贴心服务所有的分系统,监管其健康运行,还要井井有条地处理信息,组织调配力量全力实现卫星的自主管理。“这两颗卫星的综合电子分系统,与区域导航卫星的信息集成度相比大幅提升,从而提高了整星效率。”谢军评价道。

  好“身板”为智力发展提供保障

  北斗双星均首次采用全桁架式卫星平台。强健的体格,为它们的“智力”发展提供了全面保障。

  此前,我国桁架式平台技术尚不成熟,关键技术难点众多。为此,科研团队展开艰苦攻关,从构型设计优化、结构力学响应分析、桁架平台接头、装配工艺技术等多方面逐个突破关键技术,提出了我国首个主承力结构桁架式卫星平台方案,拓展并提出桁架多运载平台适应技术,使卫星平台能够适应多种运载的一箭多星发射,确保星座快速组网。

  该平台不仅满足了直接入轨一箭多星发射的苛刻要求,还使北斗导航卫星内部的有效载荷布置得更为集约。同时该平台还在轻量化、安装和拆卸的便捷性、结构通用性等方面表现优越,可以像“积木”一样,根据不同的构型随意组合。“这一平台的有效面积高,安放设备的效率更高,兼容性更好。”谢军说。

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