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“慧眼”飛天,亮出中國航天空間探測雄厚“家底”
2017-06-16 20:07:52 來源: 新華社
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  6月6日,硬X射線調制望遠鏡在酒泉衛星發射中心完成塔架吊裝工作,與運載火箭對接。(來源:航天科技集團五院)

  新華社北京6月16日電(記者屈婷 全曉書 喻菲)中國首枚X射線天文望遠鏡“慧眼”奔向太空,在550公裏高的近地圓軌道上展開對銀河係高靈敏度、高頻次的寬波段X射線巡天。穩穩“守護”它飛天的,是先進的衛星平臺技術。

  作為空間科學探測衛星,“慧眼”與普通衛星最重要的區別就在于它攜帶的儀器是全新的、從前沒有用過的,否則就喪失了前沿探索的意義。這就對航天的發射和測控技術提出了很高要求:要為衛星新儀器、新功能提供“私人訂制”服務,還要確保工程質量安全、可靠。

  “慧眼”飛天,亮出了中國航天空間探測雄厚的“家底”。

  “金牌平臺”讓“慧眼”飛得更穩

  “只要科學領域有需要,科學家有需求,中國航天技術就能提供讓用戶滿意的衛星解決方案和各種相關服務。”硬X射線調制天文望遠鏡衛星工程總師馬世俊自信地説。

  他的信心來自于航天科技集團五院(以下簡稱五院)最為成熟的遙感衛星平臺之一,已成功應用于十余顆衛星,可謂經驗豐富的“金牌平臺”。這個平臺不論是承載能力、載荷安裝方式還是穩定性等,都有很強的任務適應能力。

  衛星副總設計師倪潤立指出,硬 X 射線調制望遠鏡的觀測模式與傳統衛星不太一樣。“傳統遙感衛星多是對地觀測,姿態比較穩定,有固定的指向。這顆衛星觀測的目標是全天球,在天上要頻繁轉動。我們根據它的科學目標,制定了幾個有針對性的模式,包括巡天觀測模式、小天區觀測模式和定點觀測模式。”

“慧眼”衛星在軌運行示意圖

  多種觀測模式對保持“姿態穩定”提出了極高要求。針對這些科學需求,研制團隊進行了詳盡的任務分解與分析,對多方案進行比較,採用多種慣性定向姿態控制方式,最終保證了任務的實施。

  讓“乘客”感到冷熱適宜

  在為“慧眼”提供提供“私人訂制”服務時,五院研制團隊面臨的最大挑戰就是:如何讓所有的“乘客”感到冷熱適宜。原來,“慧眼”承載了中、高、低能望遠鏡,而且為了保證探測精度,這三位“乘客”都集中安裝在同一個支撐結構上,但是它們對溫度的要求各異。

  5月17日,硬X射線調制望遠鏡在酒泉發射場進行太陽翼對接前整星熱控實施工作。(來源:航天科技集團五院)

  差異有多大?衛星熱控副主任設計師、載荷熱控主任設計師周宇鵬博士説:“在一張桌子這麼大的地方,高能探測器的溫度要在18攝氏度左右,而中能和低能探測器的工作溫度卻可能低到-80攝氏度或-40攝氏度。”

  “就好比一個人只有一件衣服,卻要在南極和赤道都能生存下來。”周宇鵬説,這對衛星的熱控技術提出了巨大的挑戰。

  為了讓“乘客“都“心情愉悅”,五院技術團隊拿出了最深厚的技術儲備,發揮了極致的巧思:不但運用了多級隔熱措施保護控制漏熱、國內首屈一指的深冷熱管技術、梯度溫度加熱實現防污染控制等聽上去就非常酷炫的“黑科技”,還很溫馨地給衛星打了一頂“遮陽傘”(遮陽板)。

  周宇鵬説,這把“遮陽傘”既巧妙地為中低能探測器擋住了陽光,實現了低溫工作環境,同時還能為高能探測器加熱。這也讓“慧眼”成為第一個安裝“遮陽傘”的衛星。

  配備專屬“太空信使”

  “慧眼”在太空將全年無休地進行觀測,五院西安分院的研究人員為它配了一名專屬的“太空信使”——數傳分係統。這個信使會將“慧眼”搜集到的數據,實時傳輸到數據記錄係統或通過無線方式傳輸到地面接收站。

  該係統技術負責人許興説,“慧眼”的“信使”要數年不間斷地工作,這在其他衛星上從未有過。為了確保信使的身體健康,他們採取了抗輻照加固、定時刷新等手段提高它的抵抗力和自愈能力。

  五院的硬X射線調制望遠鏡衛星總指揮兼總設計師潘騰説,數據傳輸也是難點。相比有固定的對地指向的遙感衛星和通信衛星,“慧眼”卻要指向天上任何區域,天線也並沒有指向地球。“為了保證衛星在觀測過程中數據及時傳輸,我們採取了很多自動化的程序。”

  多領域、多平臺、全方位服務科學探測

  潘騰説,“慧眼”是在中國衛星研制雄厚的技術實力基礎上進行全面升級,創造性地邁出空間科學探索步伐的一顆“新星”,彰顯了中國航天多領域、多平臺、全方位服務科學探測和研究的能力。

  比如,2016年成功發射並順利返回的首顆返回式微重力科學試驗衛星——“實踐十號”,便是以成熟的返回式衛星平臺為支撐,全面滿足了19項空間科學試驗的不同需求,完成了天地往返的旅程。

  而“嫦娥二號”、“嫦娥五號飛行試驗器”的成功經驗,將助力“嫦娥五號”任務完成。潘騰説,空間科學衛星的研制,對航天技術發展既是要求,也是挑戰,“兩者是相互促進的一種關係”。這些工程成果證明,中國已初步掌握了多目標任務設計、探測器軌道測量、目標特性觀測、高可靠自主控制與管理、目標捕獲等理論和技術。

  面對空間科學探測所帶來的新挑戰,中國航天也做好了充分的儲備。比如,五院提出了“近地小天體普查與定位”係統及項目,用于近地天體普查及定位,同時對主帶小行星等太陽係其他小天體開展高效的巡天觀測。

  據悉,五院將攜手國內各相關單位,科學規劃、發展月球及深空探測領域,推動中國空間科學、空間技術、空間應用全面發展。

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【糾錯】 責任編輯: 張樵蘇
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