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“羲和”探日！细数我国首颗探日卫星“黑科技”

“羲和”探日！细数我国首颗探日卫星“黑科技”
本报采访人员张建松
“羲和”探日！10月14日 ， 搭载着我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”的长征二号丁火箭 ， 在太原卫星发射中心成功发射 ， 我国正式步入“探日”时代 。
“羲和号”由中国航天科技集团八院抓总研制 。 14日 ， 在沪召开的第九届航天技术创新国际会议上 ， 中国航天科技集团八院科技委常务副主任陈杰详细介绍了卫星上的“黑科技” 。
“双超”卫星平台
据陈杰介绍 ， “羲和号”整星重量510千克 ， 运行于轨道高度为517公里的晨昏太阳同步轨道 。 卫星主要科学载荷为太阳空间望远镜 ， 将在国际首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测 。 通过对该谱线的数据分析 ， 可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化 ， 研究太阳爆发的动力学过程和物理机制 。
为确保太阳空间望远镜在太空平稳、精确观测 ， “羲和号”采用了全新构型 。 太阳空间望远镜被安装在专门的载荷舱中 ， 载荷舱与平台舱间采用了“动静隔离非接触”总体设计新方法 ， 完全进行物理隔离 ， 以阻断平台舱微振动传递路径 。
“羲和号”首次在轨应用磁浮控制 ， 采用高精度、大带宽、自身无干扰的“磁浮作动器” ， 作为载荷舱的执行机构 ， 从而使载荷舱超高指向精度、超高稳定度控制的性能得以实现 。 通过“载荷舱主动控制、平台舱从动控制”新方法 ， 使卫星实现姿态指向精度、姿态稳定度 ， 比国内现有能力提升1-2个数量级 。
由于太阳空间望远镜设计了很多观测方式 ， 有时需要对太阳进行平场定标 ， 即需要控制卫星姿态依次指向太阳圆盘的九个不同区域；有时需要控制卫星姿态对太阳进行连续的摆扫观测；有时需要对卫星进行暗场定标 ， 即控制卫星姿态指向空间特定区域；而在两舱解锁时 ， 还需要平台舱跟随载荷舱实现相对姿态控制 。 针对这些不同需求 ， 平台舱也设计了5种不同的指向模式 ， 可及时响应和切换 。
陈杰表示 ， 作为我国新一代卫星平台 ， 超高指向精度、超高稳定性的“双超”卫星平台 ， 可大幅提升我国卫星平台的指向精度与稳定度 ， 达到国际先进水平 。 未来 ， “双超”卫星平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中进行广泛推广应用 。
无线能源传输
作为我国首位太阳专属“摄像师” ， “羲和号”载荷舱和平台舱完全物理隔离 ， 确保了载荷舱不受卫星平台扰动的影响 ， 具备了完美的“防抖”功能 ， 但问题也随之而来 。
载荷舱和平台舱处于非接触状态 ， 传统的供电方式无法满足能源传输需求 。 卫星在轨运行过程中 ， 如何解决载荷舱的能源获取问题？又该怎样实现整星的能源分配呢？
八院811所研制团队深入研究国内外相关先进技术 ， 提出“磁感应耦合式”无线能量传输技术 ， 首次在卫星上实现大功率、高可靠、高效无线能源传输技术的应用；首次将能源采集、能源储存、能源控制管理及二次配电实现了智能化和一体化设计 。 从能量输入到输出 ， 整个链路的综合转换效率达到80%以上；在磁场耦合部分 ， 磁传输效率更是达到了95%以上 ， 实现了高效低热耗的能量传输 。
空间激光通信
由于“羲和号”的载荷舱和平台舱之间完全隔离 ， 也无法通过电缆传输能源和信息 。 为此 ， 卫星采用激光通信和微波通信两种“互为备份”的无线通信方式 ， 在两舱之间架起了5G高速通信通道 。
“羲和号”上还有一位“新面孔”——舱间高速激光通信单机 。 该设备由八院802所激光中心团队研制 ， 负责舱间数据传输任务 ， 这也是国内首个接入卫星平台的舱间无缆化激光数传设备 ， 按计划将在轨工作三年 。
“羲和号”将对太阳进行高分辨率的光谱成像 ， 届时会产生巨大的科学数据 。 激光通信子系统具备高速的激光传输接口 ， 可以提高科学载荷数据传输速率 ， 将星内数传带宽大大提高 ， 为载荷的高清成像数据积累提供了有效保障 。
【“羲和”探日！细数我国首颗探日卫星“黑科技”】此外 ， 八院电子所负责的综合电子分系统平台舱管理单元和载荷舱14台产品 ， 为整星提供对地测控、数传及星务管理等功能 ， 也是“羲和号”上不可或缺的“黑科技” 。


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