“金牌司機(jī)”助力風(fēng)云三號(hào)E星“穩(wěn)穩(wěn)”服務(wù)全球

2021-07-05 09:54 作者：鄭瑩瑩陳溯馬帥莎中國(guó)新聞網(wǎng) 責(zé)任編輯：吳靜

摘要：長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭5日成功發(fā)射“黎明星”風(fēng)云三號(hào)E星。該星是世界業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星家族中的首顆晨昏軌道衛(wèi)星。中國(guó)航天科技集團(tuán)八院控制所承擔(dān)著風(fēng)云三號(hào)系列氣象衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)及部分單機(jī)產(chǎn)品的研制工作，更為此次的E星平臺(tái)打造了一名“金牌司機(jī)”。

中新網(wǎng)上海7月5日電題：“金牌司機(jī)”助力風(fēng)云三號(hào)E星“穩(wěn)穩(wěn)”服務(wù)全球

作者鄭瑩瑩陳溯馬帥莎

長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭5日成功發(fā)射“黎明星”風(fēng)云三號(hào)E星。該星是世界業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星家族中的首顆晨昏軌道衛(wèi)星。中國(guó)航天科技集團(tuán)八院控制所承擔(dān)著風(fēng)云三號(hào)系列氣象衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)及部分單機(jī)產(chǎn)品的研制工作，更為此次的E星平臺(tái)打造了一名“金牌司機(jī)”。

“調(diào)皮”的乘客也不怕旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)都能穩(wěn)

作為一顆晨昏軌道氣象衛(wèi)星，風(fēng)云三號(hào)E星始終運(yùn)行在地球的晨昏線上，并通過(guò)星上載荷——各種儀器設(shè)備對(duì)地球進(jìn)行氣象觀測(cè)。姿軌控分系統(tǒng)就好比衛(wèi)星的司機(jī)，要穩(wěn)定地駕駛衛(wèi)星運(yùn)行在任務(wù)軌道上；載荷則好比乘客，用相機(jī)不停地對(duì)地球進(jìn)行拍照，因此需要衛(wèi)星運(yùn)行地足夠穩(wěn)。

但不同載荷有不同的工作方式，有的保持靜止推掃成像，有的做左右擺動(dòng)掃描，還有的則會(huì)做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這些不同頻率的運(yùn)動(dòng)都會(huì)影響衛(wèi)星的姿態(tài)。此外，姿軌控分系統(tǒng)的測(cè)量單機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如紅外地平儀、高速旋轉(zhuǎn)的偏置動(dòng)量輪等，在工作時(shí)也會(huì)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)產(chǎn)生一定影響。

據(jù)了解，風(fēng)云三號(hào)E星安裝有10余種有效載荷，活動(dòng)部件多達(dá)32個(gè)，是目前所有風(fēng)云衛(wèi)星里活動(dòng)部件最多的，這對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的高穩(wěn)定度控制是極大挑戰(zhàn)。

“如此多的活動(dòng)部件，不僅會(huì)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制產(chǎn)生干擾，還很容易激發(fā)太陽(yáng)電池陣的撓性振動(dòng)。這就好比乘客是一群調(diào)皮好動(dòng)的孩子，他們?cè)谛l(wèi)星上又蹦又跳，不停轉(zhuǎn)圈，偶爾還拽拽司機(jī)的胳膊，非常考驗(yàn)司機(jī)的駕駛水平。”姿軌控主任設(shè)計(jì)師劉剛說(shuō)。

為此，風(fēng)云三號(hào)E星姿軌控分系統(tǒng)在繼承風(fēng)云三號(hào)D星主體技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，采用了穩(wěn)態(tài)偏置動(dòng)量三軸輪控的主動(dòng)控制，以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的三軸對(duì)地定向姿態(tài)。同時(shí)，采用雙星敏感器姿態(tài)確定方案，并改進(jìn)了控制算法，加入了參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整功能，進(jìn)一步提高姿態(tài)確定和姿態(tài)控制精度的同時(shí)，還要規(guī)避太陽(yáng)電池陣的撓性振動(dòng)，使衛(wèi)星能夠始終保持較高的姿態(tài)穩(wěn)定度。

1字節(jié)數(shù)據(jù)也不能丟對(duì)地對(duì)月都要精準(zhǔn)

肩負(fù)著“服務(wù)全球”的使命，風(fēng)云三號(hào)E星需要長(zhǎng)期對(duì)全球進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，探測(cè)數(shù)據(jù)全球共享，1字節(jié)數(shù)據(jù)也不能丟，這就要求衛(wèi)星要連續(xù)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。風(fēng)云三號(hào)E星副總設(shè)計(jì)師尹海寧說(shuō)道：“相比于D星，E星的軟硬件均進(jìn)行了升級(jí)換代，如硬件采用了先進(jìn)的光纖陀螺、最新的中國(guó)國(guó)產(chǎn)APS星敏感器等，軟件則歷經(jīng)6次迭代升級(jí)，產(chǎn)品的硬件可靠性和軟件強(qiáng)壯性均得到大幅提升，有助于地面定位精度提高至少4倍。

風(fēng)云三號(hào)E星首次搭載了先進(jìn)的風(fēng)場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)，將對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行直接測(cè)量。這個(gè)全新的載荷產(chǎn)品也對(duì)姿軌控分系統(tǒng)提出了全新的要求。風(fēng)場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)工作時(shí)需要快速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的朝地心方向的角動(dòng)量會(huì)使在軌道運(yùn)行的衛(wèi)星受到較大的陀螺力矩，這將導(dǎo)致衛(wèi)星不能精準(zhǔn)指向地球，嚴(yán)重影響對(duì)地觀測(cè)。

“為了消除這個(gè)影響，我們研制了風(fēng)場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)動(dòng)量補(bǔ)償子系統(tǒng)。通過(guò)配置補(bǔ)償飛輪及相應(yīng)控制算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)起旋、穩(wěn)態(tài)工作、減速時(shí)產(chǎn)生的角動(dòng)量的實(shí)時(shí)精確補(bǔ)償。”尹海寧介紹。

在精準(zhǔn)對(duì)地定向的同時(shí)，風(fēng)云三號(hào)E星姿軌控分系統(tǒng)還可以通過(guò)俯仰軸機(jī)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大于5分鐘的對(duì)月高精度指向與跟蹤，來(lái)實(shí)現(xiàn)載荷對(duì)月定標(biāo)需要。(完)

關(guān)鍵詞：風(fēng)云三號(hào),星敏感器,太陽(yáng)電池陣,姿態(tài)確定,司機(jī)

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