太陽探測有「神器」 衛星也用上了「穩定雲台」

中新網上海10月14日電 (鄭瑩瑩 馬帥莎 郭超凱 李柏楊)愛好攝影的人一定不會對支撐設備「雲台」感到陌生,將手機或相機安裝在雲台上,在運動場景下,也可輕鬆拍出專業大片。在14日晚發射成功的太陽探測科學技術試驗衛星上,也用上了這樣一個「雲台」。中國航天科技集團八院控制所承擔了衛星平台艙控制分系統的研製工作,並首次應用相對控制技術,不僅確保了衛星穩定運行在任務軌道上,同時也為星上載荷提供了穩定工作環境。

挑剔的「乘客」與全能的「駕駛員」

太陽探測科學技術試驗衛星採用了一種全新構型,它的載荷不是固定連接在衛星平台上的,而是安裝在一個專門的載荷艙中,以實現超高姿態指向精度和超高姿態穩定度的觀測任務,這個載荷艙則整體安裝在平台艙上。

「平台艙好比是飛機,而我們的控制分系統就是駕駛員,需要保證飛機穩定運行在航線上。同時,我們的乘客——載荷,則提出一系列挑剔的要求,非常考驗駕駛員的駕駛水平。」該分系統行政指揮林榮峰說。

據了解,太陽探測科學技術試驗衛星的科學載荷為「Hα成像光譜儀」,將對太陽進行觀測。但它設計有很多不同的工作方式,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,還需要平台艙跟隨載荷艙實現相對姿態控制。這些都對平台艙的控制提出很高的要求。

「儘管乘客很挑剔,但我們的駕駛員更全能,也更智能。通過設計5種不同的指向模式並及時響應和切換,平台艙可以輕鬆應對載荷的多種工作需求,保證對太陽的穩定連續觀測。」林榮峰說。

鎖定時的「合二為一」與解鎖后的「各自安好」

作為中國衛星史上第一位太陽專屬「攝像師」,為了讓其拍照更穩、更准,研製人員採用磁浮技術將衛星上的載荷艙和平台艙進行了物理隔離,確保載荷艙的攝像頭不受衛星平台擾動的影響,具備了「防抖」功效。

「當兩艙鎖定時,太陽探測科學技術試驗衛星與以往的衛星完全一樣。對平台艙的控制實際上就是對整星的控制。但一旦兩艙解鎖,情況就大不相同了。載荷艙與平台艙存在相對運動,平台艙必須實時跟蹤載荷艙,但兩艙間隙只有5mm,平台艙在跟蹤載荷艙運動時還要注意絕對不能讓兩艙之間發生碰撞。」該分系統技術負責人聶章海介紹。

為了實現這一相對控制要求,平台艙設計師們與載荷艙和總體技術人員在控制所聯合進行了兩個多月的技術攻關,細緻地考慮了任務規劃、數據傳輸、控制解耦、故障處理等各個方面的要求,最終確定了平台艙和載荷艙的控制方案,實現了0.001度的相對控制精度。(完)

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