作者:马帅莎 陈葆娟 来源:中国新闻网 发布时间:2022/2/27 12:57:46
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陆地探测一号01组双星“组合出道” “太空花滑”有绝招

 

中新社北京2月27日电 (马帅莎 陈葆娟)陆地探测一号01组B星27日搭乘长征四号丙运载火箭成功进入预定轨道,将与1月发射升空的A星编队运行,在地质灾害、土地调查、地震评估、防灾减灾、基础测绘、林业调查等领域提供有力的空间技术支撑,实现一星多用、最大可能提高卫星综合应用效能。

双星携手1+1>2

陆地探测一号01组卫星作为编队卫星,最大难度在于双星绕飞模式的控制。“就像冬奥会中的双人花样滑冰项目一样,两个运动员在冰面上同步高速滑行的过程中,手牵手跳跃、旋转,完成高难度舞蹈动作。”中国航天科技集团八院控制所卫星副总设计师王文妍解释说,“绕飞中的A、B双星也有一双无形的手牵在一起,我们称之为‘基线’。”

要精确地看出一段时间内高山、植被的高度变化情况,需要两颗卫星每经历一个回归周期后,必须回到同一目标点、并且保持同样的相对位置关系进行观测。这根无形的“基线”也是一把标尺,规定了双星在每次到达预定观测地点的相对位置关系。

王文妍说,“绕飞时,两颗卫星距离相近,同时观测,就像人的两只眼睛,一只眼睛只能看到平面,两只眼睛就可以看出高度和深度,可用于险峻高地、森林植被的测绘等。”

A、B双星还会根据所测绘地区纬度的不同进行编队构形的变化,实现“主角”“配角”的切换。王文妍说,“比如低纬度测绘的时候,是B星以一定的距离和角度相对A星运转;到中纬度的时候,会变成A星以另一种状态相对B星运转,这样可以最大限度发挥两颗卫星的工作能力,达到使用最优观测基线实现全国陆地观测的效果。”

“大块头”如何跳好“太空圆舞曲”

为了让双星跳好这支“太空圆舞曲”,八院姿轨控分系统团队提出并应用了长基线编队与严格回归轨道协同控制技术,让双星既能安全“起舞”,又能精准“亮相”。

陆地探测一号01组卫星姿轨控分系统主任设计师杜耀珂介绍说,“长基线”是陆地探测一号01组卫星区别于以往双星编队的一大特点。和其他合成孔径雷达卫星相比,该组卫星所搭载的雷达为L波段,波长更长,测绘时要求绕飞的两颗星距离在2至6公里之间,加上卫星自身的“个头”也比较大,导致整个双星构形大了几倍,但是控制精度要求却更加严格。

对此,研制团队应用高精度加速度计组合并接入闭环控制。“类似于汽车自动驾驶时的雷达系统,实时反馈卫星的速度增量信息,让卫星自主计算下一步该‘加速’、‘减速’还是‘转弯’。”杜耀珂说。

同时,为了实现对观测目标点高精度的时空重访,卫星需运行在经过精密计算设计的一条严格回归轨道上。两颗卫星在绕飞模式下,既要维持住“绝对车道”,又要保证相对的安全距离,这就是严格回归轨道协同控制技术。

研制团队制定了主星进行管道保持,辅星相对主星形成绕飞编队的策略,两星通过射频星间链路建立星间通讯,实时确认对方状态,同步执行控制指令,并通过全要素自主诊断、故障分级诊断以及自主安全逃逸等措施,提供多重安全保障。

此外,为了让两个“大块头”既能够“大步快跑”又做到“小步微调”,快速准确地执行控制系统指令,研制团队为双星各配置了36个推力器,而且采取了“5N+1N”的组合策略。“5N推力器力量大,1N推力器更精准,可兼顾控制效率和控制精度。”杜耀珂说。(完)

 
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