点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“羲和”追日这些高科技将让它的“首拍”超精超稳
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

“羲和”追日这些高科技将让它的“首拍”超精超稳

来源:科技日报2021-10-19 09:42

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  效法羲和驭天马,志在长空牧群星。“羲和”是上古神话中的太阳女神与制定时历的女神。10月14日,以“羲和”命名的我国首颗太阳探测科学技术试验卫星在太原卫星发射中心成功发射,这标志着我国正式步入“探日”时代。作为中国卫星史上第一位太阳专属的“摄像师”,“羲和号”开创了多个“首次”。

  “羲和号”发射任务完成之后,南京大学研发团队即刻与卫星系统、测控系统和地面系统团队联合开展“羲和号”的在轨测试工作,近期将获得首批观测数据,在进行科学标定处理后,向国内外公布。

  首次开展

  太阳Hα波段光谱成像空间探测

  自上世纪60年代以来,世界各国已经先后发射了70多颗太阳探测卫星。例如,1990年发射、首次实现太阳极轨探测的“尤利西斯”号探测器;2018年发射、首次对太阳进行最近距离(9个太阳半径)抵近探测的“帕克”探测器;2020年发射、计划首次获取太阳极区图像并近距离探测太阳风等离子体、高能粒子的“太阳轨道飞行器”等。

  人类为何对太阳如此着迷?“羲和号”科学与应用系统总设计师、南京大学副教授李川告诉科技日报记者:“太阳是距离地球最近的恒星,是唯一可以实现高时空分辨率观测的恒星。它是我们了解宇宙的一个窗口,通过对它的观测和研究,可以了解一些基本的天体物理过程,比如磁场的产生和演化、粒子的加速和传播、天体爆发的物理机制等。其次,太阳爆发活动是灾害性空间天气的源头,观测和研究太阳,对灾害性空间天气的预警和预报有重大的应用价值。”

  那么,探测太阳的卫星与探测月球、火星的卫星又有何不同呢?李川介绍:“由于太阳的辐射非常强,在地球轨道处的辐射强度为每平方米1.36千瓦,因此‘羲和号’上的太阳空间望远镜首先需要考虑的是温度控制,要通过滤光镜仅让所需要的波段进入望远镜系统,再通过相关热控技术将望远镜系统控制在工作温度范围内;另外,还需要重点考虑杂散光抑制,通过涂层、光阑等方式将系统内的散射光降到最低。”

  Hα是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一,“羲和号”将在国际上首次实现对太阳Hα波段光谱成像的空间探测。“Hα线翼反映了太阳光球层信息,而线心则反映了色球层信息。一条谱线的光谱成像可获得光球和色球不同层次的信息,相当于给太阳做了一个纵切面的分析。”李川说。

  首次采用

  “动静隔离非接触”总体设计新方法

  中国航天科技集团八院相关负责人介绍,传统卫星采用平台舱和载荷舱固连的设计方法,因此平台舱活动部件的振动不可避免地会传递至载荷舱,造成载荷舱内望远镜观测质量的下降。

  此次“羲和号”卫星研制团队在国际上首次采用了“动静隔离非接触”总体设计新方法,将飞轮、太阳帆板等微振动源集中于平台舱,将太阳Hα光谱仪放置于载荷舱,并首次在轨应用磁浮控制技术和执行机构将平台舱与载荷舱进行物理隔离。

  “磁浮作动器”是磁浮控制重要的一环,也成为了“羲和号”载荷舱的“维稳担当”。中国航天科技集团八院相关负责人介绍,为了让磁浮作动器拥有高精度、大带宽、自身无干扰等能力,团队采用闭合磁路优化设计,成功实现了磁场高均匀性,达到了大带宽隔离平台舱挠性与微振动干扰的效果;通过低噪声、低纹波、高精度功放驱动电流精密控制,实现了超高精度驱动电流输出,控制精度较传统方式高出两个数量级,确保了太阳空间望远镜等载荷可获得超静、超稳的工作环境,极大拓展了望远镜等载荷的探测能力和适用范围。

  首次提出

  “载荷舱主动控制、平台舱从动控制”

  作为中国卫星史上第一位太阳专属“摄像师”,研究人员为“羲和号”的太阳Hα光谱仪设计了很多观测方式,有时需要对太阳进行平场定标,即需要控制卫星姿态依次指向太阳圆盘的9个不同区域;有时需要控制卫星姿态对太阳进行连续的摆扫观测;有时需要对卫星进行暗场定标,即控制卫星姿态指向空间特定区域。

  “平台舱好比是飞机,控制分系统就是驾驶员,需要保证飞机稳定运行在航线上,载荷则是乘客。”中国航天科技集团八院控制所“羲和号”卫星平台舱控制分系统行政指挥林荣峰打了个比方,尽管“乘客”很挑剔,但研发团队通过5种不同的指向模式设计,及时响应和切换,使平台舱可以轻松应对载荷的多种工作需求,保证对太阳的稳定连续观测。

  此外,“羲和号”的载荷舱和平台舱具备锁定和解锁两种状态。“当两舱锁定时,对平台舱的控制实际上就是对整星的控制。但一旦两舱解锁,情况就大不相同了。”中国航天科技集团八院控制所“羲和号”卫星平台舱控制分系统技术负责人聂章海说,“载荷舱与平台舱存在相对运动,平台舱必须实时跟踪载荷舱,但两舱间隙只有5毫米,平台舱在跟踪载荷舱运动时还要注意绝对不能让两舱之间发生碰撞。”

  如何实现两舱协同控制?无数次的攻关、测试后,“羲和号”在国际上首次提出了“载荷舱主动控制、平台舱从动控制”的新方法,解决了两舱姿态和位置动力学耦合问题,实时、动态地将姿态控制力和位置控制力分配至对应的大带宽超高精度磁浮作动器,实现了两舱的稳定控制。

  首次实现

  卫星大功率、高可靠、高效无线能源传输

  载荷舱和平台舱处于非接触状态,传统的供电方式无法满足能源传输需求。如何解决载荷舱的能源获取问题?又该怎样实现整星的能源分配?

  中国航天科技集团八院811所(以下简称811所)研制团队经过多番论证与比对,提出了磁感应耦合式无线能量传输技术,首次在卫星上实现大功率、高可靠、高效无线能源传输技术的应用。

  “从能量输入到能量输出,整个链路的综合转换效率达到80%以上,在磁场耦合部分,磁传输效率达95%以上,实现了高效低热耗的能量传输。该技术的应用,让星上无线能源传输技术得到了充分的验证,并为其他型号无线能源传输技术的应用奠定了基础。”811所“羲和号”无线传输子系统主任设计师张俊亭说。

  根据卫星在轨对能源不间断的需求、卫星工作状态及轨道光照等特点,811所研制人员对卫星电源系统的“大脑”电源控制器也进行了升级。

  811所“羲和号”电源子系统主任设计师周成召说:“团队将原来分散的能量收集、储存、控制与分配管理模式,升级为一体化的智能管理模式,解决了平台舱和载荷舱联合供电、分舱供电及太空中能源传输技术难题,在为载荷舱提供源源不断能量的同时,大大提升了在轨故障的处置及应变能力,为卫星在轨寿命提供了保证。”

  此外,卫星采用激光通信和微波通信两种“互为备份”的无线通信方式,在两舱之间架起5G高速通信通道,进一步提升了舱间通信的效率和可靠性。(金 凤

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 香港“非遗月”处处有“非遗”

  • 江苏南通:“第二现场”观赛区 城市“全域”看“苏超”

独家策划

推荐阅读
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
作为一所工科见长的大学,近年来,山东科技大学涌现出一批热衷文化艺术的学生:材料学院研究生庄英赞受邀参加《声声入戏——中央广播电视总台首届京剧票友大会》节目;
2025-06-30 04:50
今年“三夏”生产,该农场配备无人驾驶系统的收割机和拖拉机、气吸播种机、精准水肥轮灌系统、自动巡田无人机等智能化装备大显身手。
2025-06-27 10:25
6月24日,国家重大科研仪器研制项目“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”(WeHoST)在四川稻城启动建设配套项目,预计2027年望远镜完成装调并投入试运行。
2025-06-27 10:24
古生物研究表明,包括早期犬齿兽在内的一些远古动物,脑袋为一个没有左右脑半球区分的整体,而现生哺乳动物和典型的进步颌兽类则有左右两个脑半球。
2025-06-27 10:18
6月26日21时29分,经过约6.5小时的出舱活动,神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成既定任务。
2025-06-27 10:17
北京大学马丁教授团队26日凌晨在国际学术期刊《自然》上发表一项开创性研究,成功将复杂难处理的混合废塑料变废为宝,为根治全球塑料污染顽疾提供了新的思路。
2025-06-27 10:16
近日,一组“清华学生戴头套看演出”的照片在网络引发热议。脑机接口技术的应用还面临社会伦理与隐私保护方面的争议,如何平衡科学技术创新与社会伦理、监管要求等仍是难题。
2025-06-27 10:15
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十号航天员乘组将于近日择机实施第二次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十号航天员乘组在轨工作已满两个月,身心状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-06-26 09:48
6600万年前,希克苏鲁伯小行星撞击地球导致非鸟类恐龙灭绝,而就在撞击点附近,一种神秘的夜蜥蜴可能是唯一幸存下来的陆生脊椎动物。白垩纪末期,一颗巨型小行星撞击了墨西哥尤卡坦半岛附近的区域,形成了一个直径超过150公里的陨石坑,导致全球大多数动植物物种灭绝。
2025-06-26 09:47
在全球面临日益严峻的生态危机之际,中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员傅伯杰等提出了一个衡量人与自然共同繁荣程度的全球框架。论文合作作者、联合国开发计划署人类发展报告办公室主任Pedro Conceicao表示,面对当今严峻的地球系统变化,我们必须把人与自然健康、互惠的关系纳入发展愿景。
2025-06-26 09:46
黑土地被誉为“耕地中的大熊猫”,是世界上最肥沃的土壤。这项调查系统查清了我国东北典型黑土区地表基质资源“家底”,实现了东北黑土地地表基质层的首次系统调查与深度解剖。
2025-06-26 09:41
记者邱玥25日从中国海油获悉,我国首个自营超深水大气田“深海一号”二期项目全面投产。 目前,“深海一号”大气田已经达到最高产能设计状态,年产气量有望超过45亿立方米。
2025-06-26 09:40
由美国国家科学基金会和能源部支持的薇拉·C·鲁宾天文台,首次捕捉到的太空景象呈现出一场由恒星“托儿所”及邻近星系的密集星团构成的粉蓝视觉盛宴。鲁宾天文台的科学团队还开发了面向公众的工具“天空查看器”,用户可通过平移和缩放功能探索这些超高分辨率图像中的恒星和星系。
2025-06-25 09:46
中国海油25日宣布,公司在南海水域的“深海一号”大气田二期项目全面投产,标志着我国最大海上气田建成。“深海一号”大气田分一期和二期开发建设(一期于2021年6月投产),探明天然气地质储量超1500亿立方米,最大作业水深超1500米,最大井深达5000米以上,是我国迄今为止自主开发建设的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大的深水气田。
2025-06-25 09:33
2017年启动的第二次青藏高原综合科学考察,为新一代草地植被图的绘制提供了新的契机。“我们共识别出65种主要草地类型,其中高山嵩草草甸、紫花针茅草原、矮生嵩草草甸、垂穗披碱草草甸和线叶嵩草草甸这5个群系分布最广。
2025-06-25 09:30
加载更多