中新網(wǎng)上海1月26日電 題：揭秘“陸探一號(hào)A星”太空自動(dòng)駕駛：“時(shí)空重訪”以預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害
作者 鄭瑩瑩 馬帥莎 陳葆娟
北京時(shí)間1月26日，中國(guó)成功發(fā)射“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”(簡(jiǎn)稱：陸探一號(hào)A星)，星上搭載了中國(guó)首個(gè)基于空間觀測(cè)的高精度地表微變形監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，這是一位極為挑剔的“乘客”，為此，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)賦予衛(wèi)星出色的“駕駛”技術(shù)。
“時(shí)空重訪”：地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的前提
“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師王文妍打了個(gè)比方：“姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)就是衛(wèi)星的駕駛系統(tǒng)，其如何設(shè)計(jì)完全取決于‘乘客’的個(gè)性化需求，有的‘乘客’需要拍攝地球某一部分的遠(yuǎn)景圖像，這就需要姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)對(duì)得準(zhǔn)、足夠穩(wěn)；有的‘乘客’喜歡拍特寫，這就需要姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)足夠靈活，始終不跟丟。對(duì)于陸地探測(cè)一號(hào)01組A星而言，‘乘客’最大的要求是能夠?qū)ε臄z目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行高精度的‘時(shí)空重訪’。”
“衛(wèi)星在地球軌道上進(jìn)行不斷繞飛運(yùn)動(dòng)，所謂高精度‘時(shí)空重訪’是指衛(wèi)星經(jīng)過一個(gè)回歸周期后，能夠嚴(yán)格地回到初始目標(biāo)點(diǎn)上空?！蓖跷腻f。她進(jìn)一步解釋，這里的嚴(yán)格包括了時(shí)間、空間的雙重約束，這是“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”能夠完成地表形變監(jiān)測(cè)，從而支撐地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的重要前提。
“太空車道”：從千米級(jí)到百米級(jí)的精度跨越
對(duì)于常規(guī)近地衛(wèi)星而言，軌道保持控制精度通常在幾千米到幾十千米之間，而“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”的控制精度由千米級(jí)提升至百米級(jí)，且約束條件由一維升級(jí)為三維。
衛(wèi)星在太空飛行，實(shí)際上也有一根“車道”，受到各種因素影響，“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”飛行軌跡會(huì)有上下左右的變化，形成的“車道”像是一個(gè)立體“管道”。
為了確保衛(wèi)星在飛行中盡量運(yùn)行于規(guī)定的“管道”內(nèi)而不偏航，中國(guó)航天科技集團(tuán)八院姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)打造了以高精度管道導(dǎo)航與控制為核心的“自動(dòng)駕駛系統(tǒng)”，讓“陸地探測(cè)一號(hào)01組A星”自主穩(wěn)定行駛。
“我們以目標(biāo)參考軌道為中軸，以軌道控制精度要求為半徑而拉伸成的一個(gè)三維空間，外形就像一根管道，我們要將衛(wèi)星牢牢地控制在這個(gè)管道空間里。”該衛(wèi)星姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師杜耀珂說。他表示，管道導(dǎo)航技術(shù)可以準(zhǔn)確計(jì)算出衛(wèi)星“偏航”的時(shí)間與空間偏差，然后驅(qū)動(dòng)“方向盤”(指：管道控制)以保證衛(wèi)星始終運(yùn)行在預(yù)定的空間里。
據(jù)介紹，重復(fù)觀測(cè)時(shí)，陸地探測(cè)一號(hào)01組A星的衛(wèi)星軌道管道控制半徑可精確控制在350米以內(nèi)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
“自動(dòng)駕駛”：設(shè)定導(dǎo)航路線不偏航
研制團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了基于“虛擬編隊(duì)飛行理論”的軌道控制方案，也就是將目標(biāo)參考軌道當(dāng)作“假想的主星”，讓陸地探測(cè)一號(hào)01組A星自主跟隨，賦予衛(wèi)星“自動(dòng)駕駛”能力，而且“精打細(xì)算”地制定控制策略，盡量降低星載推進(jìn)劑的消耗。據(jù)介紹，這樣的做法也是未來長(zhǎng)壽命應(yīng)用衛(wèi)星領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。
主任設(shè)計(jì)師杜耀珂說，為了滿足任務(wù)需求，該衛(wèi)星預(yù)裝了一條回歸精度達(dá)到米級(jí)的目標(biāo)參考軌道，也就是“導(dǎo)航路線”，指引衛(wèi)星準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確地到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)。姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)的任務(wù)就是通過軌道保持控制技術(shù)，以保證衛(wèi)星在真實(shí)復(fù)雜的空間環(huán)境影響下，能夠始終嚴(yán)格按照“導(dǎo)航路線”駕駛，不偏航。(完)