北斗,争当天上最亮的“星”

2022-10-31 10:03:06 作者: 北斗,争当天

怎么会这样?郭熙业连续一周几乎不眠不休,仔细梳理系统设计方案,检测每个设备的技术状态,终于找到问题的症结所在。至于如何解决问题,他面临两种选择:一是在原方案上打补丁,堵住漏洞,提升设备性能;二是推翻原有方案,另起炉灶,设计新的算法。前者实现容易,但性能提升空间有限;后者前景广阔,但推倒重来需要耗时半年,而距离下一场比测只有一个月时间!

郭熙业毫不犹豫地选择了后者,用一个月干完了原本需要半年才能完成的任务。

第二场比测,郭熙业的设备研制团队反败为胜,而且设备性能指标大幅跃升。

但郭熙业没有松劲,他带领团队继续加班加点,完善改进设备,在第三场比测中,他们以绝对优势稳占鳌头。

比测工作后,又开展了大量的体制优化设计、星地试验验证工作,才最终突破了关键技术,实现了有关技术性能的一系列跨越:主要技术指标提升了数十倍;温度控制性能比原计划提高一倍;测距精度相当于能看到两千公里外的一根头发丝!

星间链路技术的突破,对于北斗三号卫星研制来说,只是万里长征迈出一大步。北斗三号卫星导航系统覆盖面比北斗二号更宽,不仅要求组网卫星数量更多,而且卫星技术性能要实现全面飞跃。

以林宝军为总设计师的上海微小卫星工程中心北斗卫星团队,为让新一代北斗卫星“有灵魂”“会思考”,在国内第一次给卫星设计了一项“看家本领”——在轨赋能:让天上的卫星“有错能改”“有病自治”“功能刷新”。

哪知林宝军带领团队历尽坎坷才完成的卫星在轨赋能设备,到卫星载荷生产单位联系生产时,却遇到了不小阻力。有人说在轨赋能简直是“异想天开”,是“瞎折腾”。

以往国内做卫星,都是走先分系统再组合的研制模式。这种“拼图”式组合,使同一学科功能在分系统中重复出现,每个系统需要两三台计算机,整颗星的计算机多达二十多台,带来了星载大、故障多、能耗高等一系列弊端。

林宝军带领团队大胆打破传统的分系统模式,走“功能链”设计,合并各分系统中的学科功能“同类项”,将整星研制分为有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等四条功能链,砍掉了六个分系统,把过去的二十四台计算机,变魔术般浓缩为一台。星载计算机的重量、故障率、能耗等,几乎呈几何级减少,从前几吨重的卫星一下子“瘦身”到一吨左右!

按卫星研制的惯例,卫星外形一般选用正方体,飞行姿态采用“竖着飞”。如果照这个老思路设计新一代北斗导航卫星,散热问题就非常棘手:新一代北斗卫星功能要求非常高,功率也水涨船高,采用正方体外形,根本无法解决散热问题。

林宝军带领团队经过深入计算、反复验证,创造性地将卫星正方体外形改为长方体设计,把“竖着飞”变成“横着飞”。这样一来,卫星几个面表面积有所不同,让较小的面对着太阳,较大的面作为散热面,有效减少热辐射并提高散热速度;“横着飞”则把表面积最大的面作为对地面,使卫星装载更多导航天线,以提高卫星信号发送、接收效率。

新一代北斗导航卫星,终于以崭新的容颜展现在大家面前。见过它的人,无一不被它的“美丽”所吸引:“卫星居然还能做得这么漂亮啊,简直就是一位身段苗条的‘飞天仙子’!”

2017年11月5日19时45分,随着指挥员一声“点火”命令,“长三乙”运载火箭瞬间变身为一只火凤凰,展开绚烂的尾翼,牵手北斗三号第一、二颗组网卫星扶摇直上,将它们准确送入工作轨道。

这之后,北斗人将三十颗北斗导航卫星送上蓝天。在组网最密集阶段,平均半个月发射一次卫星,而且百分之八十采用“一箭双星”发射模式,发射成功率百分之百,创造了世界航天的“中国速度”。

北斗三号全球卫星导航系统,总体水平与GPS旗鼓相当,星间链路等多项技术处于国际领先水平,并拥有短报文通信这一北斗特色功能。

目前,中国北斗向全球用户提供定位精度优于十米、测速精度优于零点二米每秒、授时精度优于二十纳秒的免费服务,成功运用于交通运输、灾害监测、精细农业、土地规划等人类生活的方方面面,真正实现了“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”“走进千家万户、造福千秋万代”的建设目标。

北斗卫星导航基本系统虽然全面建成和应用,但对于中国卫星导航发展事业来说,这只是一个阶段性胜利,继续完善、提升系统性能及推广应用的任务,依然非常艰巨。对于2035年前建成以北斗系统为核心的,更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时(PNT)体系这一宏伟目标,北斗人深感使命崇高,任重如山!

到那时,北斗无疑是世界卫星导航这片璀璨星空上最明亮、最耀眼的星星!