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最初并無規(guī)劃?揭秘北斗三號“最強星”
11月1日,我國成功發(fā)射第41顆北斗導航衛(wèi)星,即被稱作“吉星”(GEO衛(wèi)星諧音)的第17顆北斗三號衛(wèi)星。
北斗三號全球系統(tǒng)空間段由3種不同軌道的顆衛(wèi)星組成,包括MEO衛(wèi)星(中軌道衛(wèi)星)、GEO衛(wèi)星(地球同步軌道衛(wèi)星)和IGSO衛(wèi)星(傾斜地球同步軌道衛(wèi)星)。所謂GEO衛(wèi)星,就是指這顆衛(wèi)星與地球自轉保持一樣的速度,與地球是相對靜止的。
北斗三號工程副總設計師、北斗三號衛(wèi)星首席總設計師謝軍說,“吉星”是北斗三號全球導航系統(tǒng)的首顆GEO衛(wèi)星(地球同步軌道衛(wèi)星),距地面3.6萬公里,也是北斗三號系統(tǒng)中功能最強、信號最多、承載最大、壽命最長的衛(wèi)星。
梁珂巖 攝
航天科技集團一院供圖
(1) 起步:短時間內實現(xiàn)系統(tǒng)功能性能的躍升成為難題
按照國家的統(tǒng)一部署,北斗三號工程于2009年正式啟動,同年,航天五院成立北斗三號項目辦,啟動北斗三號衛(wèi)星的論證工作。
“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索”。在功能、指標和應用需求尚不明確的情況下,航天五院北斗三號衛(wèi)星論證團隊與大總體一道開展需求調研,初步提出了衛(wèi)星的功能體系和指標體系,為北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設奠定了初步的基礎。
與北斗二號相比,北斗三號功能要求更多、指標要求更高、健壯性要求更強、可用性可靠性要求更高。如何在短時間內實現(xiàn)系統(tǒng)功能性能的躍升,是擺在北斗三號論證團隊面前的一項難題。
記者從五院了解到,在該院北斗三號系統(tǒng)總指揮遲軍、總設計師陳忠貴的帶領下,五院北斗研制團隊查資料、對標準、建模型、做布局、編方案,最終形成一系列滿足各方不同需求的技術論證報告。
無線電測定業(yè)務是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的一個特點和重要標志,向用戶提供用戶自身位置的同時,也支持用戶向相關方提供用戶位置,并可進行短報文通信,此功能是北斗系統(tǒng)的特有功能,在漁業(yè)、災難救援中多次發(fā)揮重大作用。北斗三號衛(wèi)星論證團隊最終收斂于某無線電測定方案,并順利完成了整星方案轉初樣。
(2) 攻堅:組網(wǎng)星研制前已投產了數(shù)顆試驗衛(wèi)星
北斗三號衛(wèi)星工程是一個龐大的系統(tǒng)工程,鮮為人知的是,組網(wǎng)星研制前,投產了數(shù)顆試驗衛(wèi)星,主要驗證工程的可實現(xiàn)性和正確性。根據(jù)工程規(guī)劃,試驗星中并無“吉星”。
因此,相對于其它軌道衛(wèi)星,“吉星”面臨著研制周期短、研制難度大的雙重困難,這就要求“吉星”研制團隊付出更多的時間、精力去彌補無試驗星所帶來的缺失。
2015年9月,“吉星”轉入初樣階段,研制節(jié)奏顯著加快。
根據(jù)設計方案,研制團隊用最短的時間、最科學的會簽方式完成了接口協(xié)議文件的簽署,并同步啟動了全部設計工作,設計效率超過以往,又快又好的完成初樣階段的各類設計工作。
五院專家告訴記者,由于“吉星”天線增多且射頻信號種類繁多,為充分驗證系統(tǒng)功能、頻率兼容性等,“吉星”初樣階段在西安分院某遠場測試場地開展了規(guī)??涨暗倪h場試驗;為確保試驗的有效性,研制團隊進行了科學的策劃與設計,并投產了遠場試驗專用工裝;針對設計任務重、投產周期短、工裝類型多、運輸條件差等一系列難題,研制團隊犧牲休息時間,到生產廠家跟產,協(xié)調處理生產過程中的技術問題和難題。
7月驕陽似火,8月陰雨連綿,研制團隊頂高溫、戰(zhàn)酷暑,完成了一系列測試,取得了大量試驗數(shù)據(jù),消除了載荷設計中的問題隱患,證明了設計的正確性。
伴隨著各類關鍵技術攻關的順利通過并得到驗證,整星初樣研制工作順利完成,并于2017年初順利轉入正樣階段。2017年5月,整星正樣部裝正式交付,并按照計劃節(jié)點完成了三艙分解等工作,于2018年1月底完成三艙對接。
最終,“吉星”陸續(xù)完成了出廠前所有的總裝與測試,按計劃于9月15日完成了北京地區(qū)所有研制工作。
航天科技集團五院供圖
(3) 沖刺:與廠房資源需求沖突“搶時間”
今年9月17日凌晨3:00,“吉星”在夜幕中飛向西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,研制團隊開始了發(fā)射前的最后沖刺工作。
此時,發(fā)射場輔線工作已提前開展并就位,靜待“吉星”。與其它北斗三號衛(wèi)星不同,“吉星”兩副大型構架天線都需要在發(fā)射場完成展開、收攏與裝星,工作項目多,但由于受到衛(wèi)星無線測試的影響,不能并行安排工作;為確保天線工作滿足整星進度要求,白天衛(wèi)星測試,晚上天線進行總裝工作。
按照發(fā)射場工作計劃,“吉星”需要完成一系列的總裝及測試工作,由于總裝工作多、測試項目多,另外還存在與其它衛(wèi)星存在廠房資源需求沖突的難題,試驗隊只能從自身發(fā)掘潛力,高效率完成工作;對于超出時間計劃的工作項目通過加班完成,保證所有工作日清日結,不給后續(xù)工作留尾巴。
40多天的連續(xù)作戰(zhàn)之后,試驗隊完成全部工作。
如今,北斗“吉星”首發(fā),懸停高軌為神州。其背后的五院北斗鐵軍,也再次啃下了硬骨頭。
教育科學部編輯
編輯:秦云
關鍵詞:北斗三號 最強星 吉星