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擅离职守,气象卫星

文章作者:澳门金莎娱乐手机版 上传时间:2019-11-14

我国第二代极轨气象卫星风云三号的第四颗星,15日凌晨成功发射,璀璨星空又多了一颗“中国星”。遥望星空,每一颗“中国星”都凝聚了航天人的心血和智慧。在“风云三号D”卫星的研制单位——中国航天科技集团八院,记者听到了这颗新星“叱咤风云”背后的故事。 多载荷在轨“和谐共处”的秘密

任何一个大国重器的诞生,似乎都避免不了和发达国家同类产品拼力比试、同台竞争甚至“掰手腕”的命运,作为要走进寻常百姓家的导航利器,北斗更是如此。11月5日晚,我国最新一代导航卫星北斗三号首次发射后,人们便迫不及待想知道走向全球的中国北斗,究竟能否和GPS一决高下。 这可能也是航天活动不近人情的地方,在最抓眼球的火箭点火、呼啸苍穹之后,人们的好奇心大多留给了“火箭发射有多厉害”“飞天卫星有什么用”等问题,至于其背后技术含量、研制人员辛劳程度则鲜有问津。不过,这一点并不完全适用于北斗,因为要真正说清楚它和GPS的区别,一些技术细节甚至是技术路线问题是绕不开的。 毕竟,中国北斗比GPS起步晚了20多年,不仅没能和后者站在同一条起跑线,就是在之后的追赶过程中,也不能说完全跻身到了同一个赛道上。以导航系统的地面站建设为例,美国打造GPS,可以在全世界“布点设站”,而中国囿于种种原因只能在“天上”想办法,攻坚卫星之间、星座之间的链路技术。 这正应了人们常说的那句“既是挑战,也是机遇”。太空是个大舞台,在这个舞台上亮相的各种卫星,扮演着生旦净末丑不同的“角色”,但是无论什么样的角色,都有其基本功以及独门手艺,北斗也不例外。

据美国《大众机械》月刊网站11月9日报道称,根据提供给有线电视新闻网等媒体的报告,国会领袖们对参众两院《2018财年国防授权法》两个版本的不同之处进行了协调,删掉了要求国防部设立新军种太空部队这一条。这一条款是由众议院军事委员会提出的,今年7月份作为众议院版《2018财年国防授权法》的内容获批通过,然而从未进入参议院版的《2018财年国防授权法》议案。

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图片 3图为美军空间部队宣传画

“风云三号D”气象卫星堪称“技术能手”,一星多能,共搭载了10台遥感探测仪器。其中,很多仪器“娇气敏感”,对工作环境的安静程度要求极高。 例如干涉型红外高光谱探测仪,在我国低轨遥感卫星上属于首次应用,具有高空间分辨率、高光谱分辨率等优点,但即使微小的振动,也会使得其性能大打折扣。 众多“娇气敏感”的载荷在轨运行,如何实现“和谐共处”而互不干扰呢?中国航天科技集团八院509所技术专家刘兴天介绍说,这涉及到多载荷共存的动力学兼容性问题。 为了解决这一难题,给各类载荷提供超安静的工作环境,科研人员研制了微振动监测与抑制系统,并首次在国内遥感卫星上应用了“液体阻尼隔振”技术,实现“共振峰”和“高频振动”抑制。经过对星上动力学频谱特性的研究论证,有效地避开了载荷之间潜在的相互干扰。 与此同时,科研人员还研发了“松弛型液体阻尼隔振”技术,不仅能够做到在“共振峰”处有效控制放大倍数,而且还将“高频振动”衰减90%以上,克服了传统被动减振的技术难题。科研团队反复开展系列比对试验,一个个参数调整,一项项测试验证,最终确保了多载荷在轨“和谐共处”,保证了卫星成像性能。

“大脑”:数十颗北斗卫星“天上漂”如何不擅离职守? 作为北斗三号卫星的打造者,中国航天科技集团五院的专家给出过这样一个比方—— 如果把卫星类比成人的话,那么卫星的控制系统就相当于人的“大脑与神经组织”,指挥肢体完成各种工作;卫星推进系统相当于人的“肌肉组织”,推动肢体完成各种工作;而能源系统相当于人的“血液循环组织”,为大脑和肢体提供能量。 而为整个卫星提供时间基准、维持时间准确性的守时设备——原子钟,则相当于人的“心脏”,可谓“没有原子钟就没有全球导航”。卫星之间的链路技术,相当于人的“灵魂”,让人与人远距离之间也能够相互感应,彼此惦记,做到“心有灵犀”。 先说“大脑与神经组织”。这关乎不少人的一个疑问,即“数十颗北斗卫星同时在天上漂,他们如何做到不擅离职守?” 答案是,他们非常“自律”,知道自己该待在什么地方。而这种“自律”就得益于被称作卫星“大脑与神经组织”的控制系统。 按照中国航天科技集团五院北斗三号副总设计师高益军的说法,控制系统就是卫星在天上保持正确轨道、正确姿态的“总指挥”,它实时搜集卫星的轨道和姿态信息,一旦发现有所偏离,就指挥自己回到正常状态。 高益军说,有了这个北斗三号的控制分系统,就相当于增加卫星“至少60天”的完全自主运行能力。这意味着,一旦地面测控站出现故障期间,北斗卫星仍能够正常在轨工作。 “这样大大减少了对地面站的依赖,成就‘可视’范围外对卫星的控制。并大大降低系统的运行管理成本,当然这也给卫星控制系统的设计和实现带来了很大的难度。”高益军说。 值得一提的是,此次北斗三号研制任务中,控制系统国产化单机达100%,分系统国产化元器件占90%以上——这是高益军透露的一组数据。他说:“控制系统里没有一台进口产品。” 至于卫星的“血液循环组织”,有一个重要的组成部分,名为“二次电源”,它将卫星上一次太阳能或电池的电能进行转换,并通过星上线缆网——相当于卫星的“血管系统”,输送到各种电子设备。 按照中国航天科技集团五院510所专家的说法,电子设备有什么样的口味,他们就有什么样的“电能菜谱”,让卫星电子设备“大快朵颐”,来完成在太空中的表演。 “心脏”:精确定位的前提是一只“300万年1秒误差”的钟

这一条款如果通过,则空军需要把太空指挥作战分离出去,交给一个新军种,这个新军种类似于在海军部架构内设置的海军陆战队。众议院战略力量小组委员会主席、来自亚拉巴马州的共和党众议员迈克·罗杰斯和众议院军事委员会首席委员、来自田纳西州的民主党众议员吉姆·库珀提出了这一议案。两人认为,空军只注重采购战斗机、轰炸机和其他战机,没有给太空防御调拨足够的资源。这两位众议员在众议院军事委员会的支持下表示,中俄等潜在对手在太空防御方面取得的进步,使得美国有可能丧失对太空领域的掌控力。 军方领导人,包括参谋长联席会议主席约瑟夫·邓福德上将、空军部长希瑟·威尔逊和空军参谋长戴维·戈德费恩上将在内,从一开始就坚决反对这一议案。他们争辩说,设立新军种会阻碍国防部现在正努力做的精简官僚程序的工作。国防部长詹姆斯·马蒂斯甚至亲笔致函反对组建太空部队,这种行政部门的长官插手立法程序是很罕见的。

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