朱會鑫

2022年8月30日，我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”成果正式發(fā)布，實現(xiàn)了我國空間太陽探測成果零的突破，標(biāo)志著我國正式步入自主‘探日’時代。據(jù)中國航天科技集團(tuán)第八研究院科技委常務(wù)副主任陳杰介紹，“羲和號”上運(yùn)用了諸多的“黑科技”。

一是“雙超”衛(wèi)星平臺技術(shù)的應(yīng)用?！棒撕吞枴敝亓窟_(dá)510千克，比普通的一頭成年牛還要重，其運(yùn)行的太陽同步軌道高度為517千米，是真正意義上的千里之外。衛(wèi)星主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡，將首次實現(xiàn)空間太陽Hα波段的光譜成像探測。通過對該譜線的數(shù)據(jù)分析，可以獲得太陽爆發(fā)時的大氣溫度、速度等，研究太陽爆發(fā)的動力學(xué)過程和物理機(jī)制。為確保太陽空間望遠(yuǎn)鏡在太空平穩(wěn)、精確觀測，“羲和號”采用了全新構(gòu)型，太陽空間望遠(yuǎn)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(shè)計新方法，完全進(jìn)行物理隔離，以阻斷平臺艙微振動傳遞路徑。為了使載荷艙超高指向精度、超高穩(wěn)定度控制的性能得以實現(xiàn)，“羲和號”首次在軌應(yīng)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(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過“載荷艙主動控制、平臺艙從動控制”新方法，使衛(wèi)星實現(xiàn)姿態(tài)指向精度、姿態(tài)穩(wěn)定度的能力在國內(nèi)原有水平上提升2個數(shù)量級。為了滿足太陽空間望遠(yuǎn)鏡多樣觀測方式的需求，平臺艙設(shè)計了5種不同的指向模式，可及時響應(yīng)和切換，從而大幅提高我國衛(wèi)星平臺的指向精度與穩(wěn)定度。

二是無線能源傳輸技術(shù)的應(yīng)用。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(wèi)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。由于載荷艙和平臺艙處于非接觸狀態(tài)，傳統(tǒng)的供電方式無法滿足能源傳輸需求。在軌運(yùn)行過程中，衛(wèi)星將不可避免地面臨荷艙的能源獲取問題。為了解決這一難題，中國航天科技集團(tuán)第八研究院811所研制團(tuán)隊深入研究國內(nèi)外相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，提出“磁感應(yīng)耦合式”無線能量傳輸技術(shù)，首次在衛(wèi)星上實現(xiàn)大功率、高可靠、高效無線能源傳輸技術(shù)的應(yīng)用，首次在衛(wèi)星上實現(xiàn)了能源采集、能源儲存、能源控制管理及二次配電智能化和一體化，從能量輸入到輸出，整個鏈路的綜合轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%以上。在磁場耦合部分，磁傳輸效率更是達(dá)到95%以上，實現(xiàn)了高效低熱耗的能量傳輸。

三是空間激光通信技術(shù)的應(yīng)用。無限能源傳輸技術(shù)的運(yùn)用，只是解決了“羲和號”和平臺艙之間的能源傳輸難題，而兩艙之間無法通過電纜傳輸信息的問題還沒有解決。為此，中國航天科技集團(tuán)第八研究院802所激光中心團(tuán)隊研制了艙間高速激光通信單機(jī)，該設(shè)備是國內(nèi)首個接入衛(wèi)星平臺的艙間無纜化激光數(shù)傳設(shè)備，它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。激光通信系統(tǒng)具備高速的激光傳輸接口，與傳統(tǒng)的電纜傳輸相比，科學(xué)載荷數(shù)據(jù)傳輸速率更高，數(shù)傳帶寬更大，且更有利于收集高分辨率的光譜成像數(shù)據(jù)。

另外，中國航天科技集團(tuán)第八研究院電子所負(fù)責(zé)的綜合電子分系統(tǒng)平臺艙管理單元和載荷艙14臺產(chǎn)品，為整星提供對地測控、數(shù)傳及星務(wù)管理等功能，也是“羲和號”上不可或缺的“黑科技”。