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        第十三届青岛国际帆船周·青岛国际海洋节10月启幕

        發布時間:2021-10-15 07:33:41

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          “羲和”探日!細數我國首顆探日衛星“黑科技”

        本報記者張建松
          “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”由中國航天科技集團八院抓總研制。14日,在滬召開的第九屆航天技術創新國際會議上,中國航天科技集團八院科技委常務副主任陳杰詳細介紹了衛星上的“黑科技”。

        “雙超”衛星平臺

          據陳杰介紹,“羲和號”整星重量510千克,運行于軌道高度為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”采用了全新構型。太陽空間望遠鏡被安裝在專門的載荷艙中,載荷艙與平臺艙間采用了“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,采用高精度、大帶寬、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。
          由于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。
          陳杰表示,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,達到國際先進水平。未來,“雙超”衛星平臺技術還將在高分辨率對地詳查、大比例尺立體測繪、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天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。
          載荷艙和平臺艙處于非接觸狀態,傳統的供電方式無法滿足能源傳輸需求。衛星在軌運行過程中,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所研制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;首次將能源采集、能源儲存、能源控制管理及二次配電實現了智能化和一體化設計。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。

        空間激光通信

          由于“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信息。為此,衛星采用激光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”——艙間高速激光通信單機。該設備由八院802所激光中心團隊研制,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激光數傳設備,按計劃將在軌工作三年。
          “羲和號”將對太陽進行高分辨率的光譜成像,屆時會產生巨大的科學數據。激光通信子系統具備高速的激光傳輸接口,可以提高科學載荷數據傳輸速率,將星內數傳帶寬大大提高,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臺產品,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”。
        【編輯:劉星辰】

          

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          “羲和號”發射成功!中國正式步入“探日”時代

          10月14日18時51分,我國在太原衛星發射中心采用長征二號丁運載火箭,成功發射首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”,實現我國太陽探測零的突破。這標志著我國正式步入“探日”時代。

          “羲和號”將實現國際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測,填補太陽爆發源區高質量觀測數據的空白,提高我國在太陽物理領域研究能力,對我國空間科學探測及衛星技術發展有重要意義。

          國際首次 在太空進行Hα譜線研究

          “羲和號”的全稱是太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術試驗衛星,運行于高度為517公里的太陽同步軌道,主要科學載荷為太陽空間望遠鏡。

          衛星在軌運行期間,將觀測太陽耀斑和日冕物質拋射的光球及色球表現,探究太陽爆發的源區動態特性和觸發機制,同時探測太陽暗條形成和演化過程的色球表現,揭示其與太陽爆發的內在聯系,還將獲取全日面Hα波段多普勒速度分布,研究太陽低層大氣動力學過程,為解決“太陽爆發由里及表能量傳輸全過程物理模型”等科學問題提供重要支撐。

          國家航天局對地觀測與數據中心主任、高分辨率對地觀測重大專項工程總設計師趙堅表示,“羲和號”衛星在軌開展的相關試驗,有望獲得有國際影響力的科學產出,將顯著提高我國在太陽物理領域的國際影響力。

          我國在太陽觀測領域發表論文數量已居世界第二位,但使用的數據均來自國外衛星數據。趙堅表示,“羲和號”發射成功,打破我國在此領域的被動局面,我國將成立衛星數據科學委員會,制定數據政策,供國內外科學家研究、使用、共享衛星探測數據,力爭產生原創性科學成果。

          國際首創 采用雙超新技術衛星平臺

          “羲和號”采用了國際首創的超高指向精度、超高穩定度的雙超衛星平臺。

          趙堅表示,隨著我國航天產業的發展,對地觀測、空間科學探測等各類航天任務對高性能衛星平臺的需求越來越迫切,尤其亟須發展具有超高指向精度、超高穩定度指標的衛星平臺!棒撕吞枴毙l星平臺采用“動靜隔離非接觸”總體設計新方法,將平臺艙與載荷艙物理隔離,阻斷平臺艙微振動對載荷工作的影響。與傳統衛星平臺相比,“羲和號”衛星平臺的指向精度、姿態穩定度均提高了2個數量級。

          “羲和號”高性能技術衛星平臺在軌試驗成功后,是世界上首次將磁懸浮技術在航天器上進行工程應用,將大幅提升我國空間觀測技術水平。

          未來,雙超平臺技術還將在高分辨率對地詳查、大比例尺立體測繪、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天任務中開展廣泛應用,助推我國空間科學和空間技術跨越式發展。

          太陽探測的“中國方案”

          “我國作為航天大國,及時開展太陽探測活動,十分必要,不能缺席!壁w堅強調。

          中國目前已經制定了兩個太陽探測計劃:“羲和”和“夸父”。

          “羲和號”是太陽Hα光譜探測與超高指向精度、超高穩定度衛星平臺試驗的科學技術試驗衛星,實現我國太陽探測破冰之旅。羲和是中國上古神話中的太陽女神,是掌管時間和歷法的太陽神,并以太陽母親的形象為人所知。

          “夸父”計劃是研制發射先進天基太陽天文臺衛星,對太陽進行科學觀測,已納入中國科學院先導計劃?涓冈醋浴渡胶=洝,夸父追日,最后化身為夸父山的傳說廣為人知。

          趙堅介紹,兩個計劃經過多年的準備,正在拉開帷幕!棒撕吞枴毙l星重量508公斤,設計壽命3年,運行于517公里高度、傾角98度的太陽同步軌道,該軌道將經過地球的南北極,能夠24小時連續對太陽進行觀測!翱涓浮庇媱澨旎柼煳呐_衛星計劃明年發射,同樣運行于太陽同步軌道,軌道高度約700公里。

          趙堅透露,我國正在論證后續太陽探測發展計劃,科學家們希望按照在黃道面內多視角探測(首選地日拉格朗日L5點)、大傾角太陽極區探測和太陽抵近觀測“三步走”進行實施,由易到難,逐步深入,進一步了解太陽構造,確定太陽活動的三維結構,掌握機理和活動規律,預報空間天氣,趨利避害,造福人類。

        【編輯:劉星辰】

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