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小卫星大智慧

时间:2015-09-28  来源:科技日报   发布:高端装备网 

  9月25日上午,我国长征十一号运载火箭载着4颗卫星飞向太空。其中,以上海浦江命名的浦江一号卫星由中国航天科技集团公司八院研制,可实现面向用户定制的快速便捷综合信息服务,按“互联网+”要求,将广泛应用于电磁环境监测、国土资源普查、应急搜救等领域。

 

  “即插即用”概念让私人定制卫星不再遥远

 

  随着信息技术不断发展,人们对空间信息综合应用的需求越来越旺盛。“一带一路”空间信息走廊建设的提出,更是为国内商业卫星市场提供了无限空间。简化研制技术流程,缩短研制周期,发展低成本、高可靠性、满足多任务需求的小卫星星座,成为今后卫星技术发展的重要方向。

 

  自2009年起,八院即自筹经费开展专项研究,按照积木型、易组装的思路,着力打造简洁、面向多功能应用的小卫星平台。

 

  “一方面,这个平台必须具备一般卫星的完整功能,可满足空间环境运行和应用的需求;同时也要具备灵活多变的宽适应能力,能快速按照用户的需求进行快速配置。”该院型号负责人介绍,立足“面向用户,方便快捷”设计理念,浦江一号卫星首次采用了全数字化设计技术、通用化即插即用技术、柔性化结构设计等技术,能快速地和各种不同的有效载荷进行整合,并在一个月内完成集成测试、一个星期内完成发射准备、一天内完成在轨交付的目标。

 

  即插即用概念的提出,使卫星在设计上摆脱了平台与载荷必须一一对应的限制,通过标准的机械接口、供电接口、控制接口和通信接口等,各个单机之间采用标准协议约束,只要符合标准的设备都能实现即插即用。这不仅可以大大减少了卫星的研制成本,更为卫星的应用降低了门槛,使得城市定制、企业定制乃至私人定制的卫星,都不再是遥远的期望。

 

  将多项新技术首次带入太空

 

  智能制造是当下热门话题,浦江一号在国内卫星上首次应用了3D打印技术——其天线支架采用了钛合金材料的3D打印成型方案。过去生产一个支架需要4个月,采用3D打印仅用1天即成型,2天开展性能检测检验,总共只要3天时间。

 

  WiFi是目前应用最普及的短程无线传输技术,可以方便地实现智能设备互联。浦江一号创造性地在航天领域引入无线技术互联,将航天器上的传感器组成了“互联网”。此次浦江一号卫星搭载的无线温度传感器,是我国无线传感器网络技术在航天器上的首次应用,不仅可以验证无线传感器网络技术的在轨性能,还能有效节能减重,降低防护和维护成本,并对后续航天应用具有示范作用。

 

  浦江一号所用的平台采用标准的结构杆件、接头、承载板来组成卫星的结构系统,可根据需要任意调节平台舱和载荷舱的空间。“就像我们买的家具,可以根据房间的大小、用途自行组装。”该负责人说。

 

  此外,浦江一号还首次采用“热切割”释放技术,搭载了微泵流体回路、记忆合金百叶窗、高性能数字信号处理器、大容量静态存储器、新型星敏感器等一系列国产化器件,推进了空间关键核心元器件、部组件的自主可控。

 

  全新体制,探索微小卫星商业模式

 

  出于高可靠性在轨运行的考虑,传统卫星研制需要经历方案、初样、正样三个阶段,研制周期长、成本控制难。浦江一号立足商业卫星发展需要,对研制模式进行了创新性突破,从方案验证阶段直接转入正样阶段,节省了一颗完整的初样星,大大节约了成本。

 

  在设计制造过程中,浦江一号一改以往人工操作的做法,采用全数字化技术,通过轻量化模型设计出三维电缆网;利用卫星总装过程管控系统,依据模型编写工艺文件,自动生成辅料、工装配套、标准件、仪器仪表等数量。后续还将实施现场文件的电子签署,可大大缩短研制周期。

 

  浦江一号的卫星平台接口界面十分友好,可广泛应用于成像、通信、导航、遥感等商用领域。通过卫星组网,能够全天时、全天候对目标开展观测,为突发紧急事件的处理提供重要参考依据。该卫星通过搭载不同的有效载荷,可以对城市道路拥堵情况、热点地区人员疏密情况、区域天气和环境(如雾霾)预报、移动和应急通讯、自然和人为灾害预报及勘察等。

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