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风云四号卫星努力攻克静止轨道气象卫星世界级技术难题
时间:2015-2-2 00:15 作者:汪泽宇 陈晓杰 浏览读取中…
不同于欧洲、美国高轨气象卫星将成像仪、探测仪载荷分别在两颗卫星上进行安装,风云四号卫星创造性地合二为一,将两个载荷装载在同一颗卫星上,实现成像观测和大气垂直探测相结合的综合观测。这样的设计使得卫星的研制面临着世界级的技术难题,该项技术如果被成功突破,我国首次实现高轨高精度定量遥感探测将变成现实。
        经过近四年的研制攻关,风云四号卫星近日转入正样阶段,这标志着风云四号正样星研制全面启动。
        自2010年3月立项以来,风云四号卫星受到了重量、功耗、寿命、环境等因素的制约,卫星各分系统、各单机研制单位在卫星初样研制阶段的基础上不断优化方案、不断改进设计,已突破图像导航与配准技术、微振动测量与抑制技术等制约我国高轨高精度遥感卫星平台性能的多项关键技术,为我国高轨高精度遥感卫星的跨越式发展奠定了坚实基础。
        图像导航与配准:瞄准国内空白国际一流
        在遥远的太空,要实现对地表与大气环境的观测,除了要求载荷的高分辨率外,更要求“镜头”对准目标不差丝毫。日常拍照,也许镜头一个微小的差距不易被察觉,但在遥远的太空,载荷“镜头”哪怕有一丁点的误差就会致使差之毫厘、谬以千里。更何况,风云四号卫星还要求扫描镜在特定的时间精确指向特定的位置,以保证对特定区域目标的辐射量进行定量测量和应用。
        为了满足对图像的精度和实时性的高要求,风云四号卫星研制团队将图像导航配准精度定在了1像素以内。也就是说图像导航配准要实时计算并补偿扫描镜指向,实现“无姿态偏差、无轨道偏差、无热变形偏差”的理想条件成像。
        为了攻克图像导航配准的关键技术,八院509所从立项伊始就开展技术攻关;经历无数次试验和改进后,先后攻克了卫星高精度姿态确定方法、热变形在轨辨识和建模技术以及姿态、轨道和热变形补偿技术等技术瓶颈。
        微振动测量与抑制:攻克高轨高精度技术瓶颈
        为了打造一颗技术先进的卫星,风云四号采用了全新的SAST5000卫星平台和众多新技术。由于遥感仪器对微振动特别敏感,为了保证该星主载荷之一——干涉式大气垂直探测仪的正常工作,必须保证载荷安装界面处的极小的微振动量级,相当于在卫星边上吹一口气造成的影响。为了攻克微振动的难题,509所微振动团队耗时两年,顺利完成了对卫星10余个转动部件的振动特性与传递路径的分析、试验,实现了振源隔振装置和有效载荷隔振装置的工程化。2014年8月,风云四号卫星终于圆满完成了持续近1个月的整星级微振动试验,充分验证了隔振设计的有效性。风云四号隔振措施在整星微振动环境下有效载荷的光谱稳定度、动镜速度稳定度性能满足要求,各有效载荷之间、有效载荷与卫星平台之间具有良好的动力学兼容性,平台通过隔振和减振设计能够将影响降到许可范围内,实现了八院在微振动领域的新突破。
        去年12月,风云四号完成了整星级图像导航与配准试验,考核了整星各系统协同运行的协调性和故障处理能力,分别以扫描镜转角、平行光管图像和动力学姿态稳定度为依据,验证了图像导航与配准的各项功能和性能,实现了图像导航与配准技术在高轨高精度遥感卫星的应用突破,填补了我国在这一领域的技术空白,各项性能达到了国际一流水平。
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