总体部的设计师们采用了多种方法优化设计澳门新葡8455最新网站,星间链路的建立

 科技     |      2020-02-07

如果把卫星比作一个人,那么电源就是其能量之源,只有电源正常,卫星才能浑身是劲儿地正常运转,而电源分系统非常复杂,减重设计着实让设计师花了一番心思。

超级管家精确指挥

除了设计手法,集成化的设计思路也是设计师为卫星“瘦身”的重头戏。

研制团队经过攻关,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。

“由于供配电体制的优化,高分八号电缆网设计时,我们把原来的6台二次电源设备取消,改为小的模块,这样一来,高分八号电缆网一下就减少了一次电源的输入和二次电源的输出近30个分支。”总体部供配电技术研究室的汪静介绍说。

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。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难点。

这种集成化的设计思路为五院总体部卫星研制工作带来连锁效应。

总体部的设计师们采用了多种方法优化设计澳门新葡8455最新网站,星间链路的建立。最新的综合电子分系统在此前遥测遥控以及自主能源和自主热控管理的基础上,进行了升级。据航天五院相关负责人介绍,综合电子分系统承担了自主导航算法、星间网络处理、姿态轨道控制、整星配电、整星加热器管理和火工品管理等任务。

为了让高分八号用起来更加轻巧,总体部结构设计师在使用碳纤维、铝蜂窝板、铸镁等常规轻量化材料的基础上,对构形等进行了进一步优化设计。

作者:甘晓 潘晨 来源:中国科学报 发布时间:2015/8/12 8:28:35 选择字号:小 中 大

在设计载荷舱时,设计师们采用了合理的构形,极大缩短了传力路径,提高了结构效率,确保了路径最短、良好布局。

然而,在浩瀚的宇宙间修筑连接两颗小小卫星之间的高速路谈何容易。为此,中国航天科技集团公司五院设立了全新的自主运行分系统,并且投入充分的资源保障,重点攻关星间链路和星座自主导航技术。

强调集成化设计理念

为北斗写下共同语言

小型化、轻型化,是当前世界航天领域卫星的发展趋势。卫星想要更小、更轻,研制技术转型升级是关键。

星间链路的建立,标志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的基础。而在两颗北斗导航卫星搭桥的背后,离不开对星间链路网络协议、空间相控阵天线、自主导航技术、综合电子分系统等多项新技术的攻关。

“为了让高分八号在保持卫星性能的基础上更加轻便、灵活,我们在多个分系统上采取减重措施,比如给电源系统升级,在结构、热控分系统等方面进一步简化设计,卫星瘦身效果比较明显。”高分八号总体主任设计师田景峰介绍说。

我们必须走自主可控之路,否则无法实现可持续发展。北斗导航卫星总设计师谢军说。

在专用集成电路应用后,新一代北斗导航卫星综合电子系统性能得到了显著提高。“以指令驱动芯片为例,在采用专用集成电路技术后,这个芯片体积变为之前的二分之一,现在只有指甲盖大小,减重效果显著。”五院总体部电子工程技术研究室副主任陶利民介绍说。

修建联通卫星的高速公路

在新一代北斗导航卫星综合电子系统中,应用了5款专用集成电路。与之前型号相比,新一代导航卫星综合电子系统在采用这种技术后,单机数量大幅度减少,减重达40%。

■本报记者 甘晓 通讯员 潘晨

立足轻小型化设计目标,采用创新的技术和设计方法,总体部设计师们一方面精打细算,“斤斤计较”;另一方面总体优化,合理配置,确保了卫星减重“瘦身”的同时,“含金量”不减,实现了“鱼和熊掌”兼得。来源:航天科技网站

这是继7月25日上述两颗北斗导航卫星在西昌卫星发射基地成功升空后传回的又一捷报。

在今年发射的高分八号卫星上,总体部的设计师们采用了多种方法优化设计,为卫星“减肥”。

早在2010年,新一代北斗导航卫星方案论证之初,面对更快、更准、更精的技术要求,航天五院的设计师就全面优化了卫星设计方案,启动了综合电子分系统的预研工作。

为了让卫星追赶上当今“苗条美”的时髦浪潮,中国航天科技集团公司五院总体部的设计师们可谓煞费苦心。

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

比如,新研制的新一代北斗导航卫星就秉承了这种设计理念。科研人员在卫星综合电子系统中,首次应用专用集成电路技术,使该系统研制取得突破性进展,帮助卫星成功“瘦身”。

该分系统从顶层优化配置了整星的信息流和产品组合方式,减少了整星设备间的接口,与区域北斗导航卫星的数管分系统相比减重达30%。同时,综合电子分系统达到了新一代北斗导航卫星自主导航功能和星间网络处理功能对时间处理的高要求。

运用专用集成电路技术,也能有效促进产品技术状态的统一。目前总体部在研的4颗不同类型科研卫星综合电子产品的技术状态已经实现统一,摆脱了过去每颗星都要从头研制的状况,极大提升了效率,这里面专用集成电路发挥了重要作用。

8月9日,第十八、十九颗北斗导航卫星首次实现星间链路建立。随后,第十九颗北斗导航卫星通过星间链路,由第十八颗北斗导航卫星顺利接收并传回第一帧星间遥测。

“在采用专用集成电路技术后,原来卫星综合电子系统的诸多电路板被集成在一枚小芯片中。”郭坚说。

自2000年起,航天五院总体部在国内率先开展了星座自主导航技术研究。10年后的2010年,该团队承担了国家北斗重大专项的自主运行关键技术攻关工作,通过自主导航总体方案设计到各类算法的设计和实现,历时3年最终独立自主地研制出星载自主导航软件。

郭坚所说的专用集成电路技术,是世界航天领域先进的电子技术。这种技术可以把分担着一些功能的数十甚至上百个中、小规模的集成电路功能集成在一块芯片上,从而为卫星实现系统集成提供有效支撑。

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。谢军表示。

“在卫星综合电子系统中应用专用集成电路技术就是我们为卫星‘瘦身’的新手段。”五院总体部电子工程技术研究室主任郭坚表示。

与此同时,团队攻克了空间相控阵天线等技术难关,确保北斗导航卫星隔空一握又稳又准。

多种方法为卫星减肥

这项技术能使导航卫星脱离,独立自主地开展导航任务,为用户提供高精度的导航服务。据记者了解,当前,国际上各导航系统都在全力攻克星座自主导航技术。

在北斗导航卫星中首次出现的综合电子分系统,被科研人员亲切地称为超级管家。该系统实现了对所有分系统健康运行的监管,并组织调配力量全力实现卫星的自主管理。

卫星之间的硬件联通后,只有实现软件上的实时互通,才能使卫星开展完美对话。这里的软件,就是指自主导航技术。

在业内人士看来,这项技术的成功开发,让北斗星们得以操着共同的语言进行灵活而充分的对话,确保为全球用户提供更好服务,并为国内特定用户更高要求的使用提供支持。