在經歷十余天的太空旅行后，7月25日發射的第19顆北斗導航衛星開啟了自主運行功能，并與同時發射的第18顆北斗導航衛星搭建星間鏈路，實現了太空“握手”。這意味著中國成功驗證了全球導航衛星星座自主運行核心技術，為實現全球衛星導航系統奠定了堅實基礎。
記者從中國航天科技集團公司五院了解到，新一代北斗雙星“兄弟”不僅在速度、精度、重量等指標方面都比“哥哥姐姐”們更上一層樓，還能實現智能化的自主運行。“高智商”的背后，有眾多全新的系統和技術聯合立下的汗馬功勞。
多項創新確保雙星隔空相握
“星間鏈路功能，讓星與星之間實現了通信、測距，進而大大提升導航系統的自主可控能力。”北斗導航衛星總設計師王平說。
北斗雙星要沖出亞洲、走向世界，就要對空間環境進行靈活應變，保持衛星與地面、衛星與衛星之間的互聯互通。為此，突破北斗導航星座自主運行技術，成為研制團隊面臨的首要任務和最大的難點。“我們必須走自主可控之路，否則無法可持續發展。”北斗導航衛星系統總設計師謝軍表示。
在浩瀚的宇宙，讓兩顆小小衛星準確“握手”談何容易。五院設立了全新的自主運行分系統，投入了充分的資源保障，對星間鏈路和星座自主導航技術實施了重點攻關。科研團隊率先提出了混合型新體制星間鏈路方案，完成了星間鏈路需求分析與設計，形成了具有自主知識產權的星間鏈路網絡協議和系統方案的設計；同時展開了緊鑼密鼓的創新工作，攻克了空間相控陣天線等技術難關。眾人協同創新、集智攻關，全力確保著北斗衛星隔空“一握”又穩又準。
自主導航助北斗獨立開展任務
衛星之間的硬件聯通了，還要實現軟件上的實時互通、完美“對話”，自主導航技術是關鍵所在。該技術可以使導航衛星脫離地面的遙控，獨立自主開展導航任務，為用戶提供高精度的導航服務。該技術已成為當前國際上各導航系統都在全力攻克的目標。
為此，五院總體部自2000年起就在中國率先開展星座自主導航技術研究，10年后承擔了國家北斗重大專項的自主運行關鍵技術攻關工作，歷時3年獨立自主研制出星載自主導航軟件。從自主導航總體方案設計到各類算法的設計和實現，研制團隊讓北斗衛星用共同的“語言”進行對話，確保為全世界用戶提供更好的服務，并為中國特定用戶更高要求的使用提供支持。
“超級管家”集眾多事務于一身
在北斗導航衛星中首次出現的綜合電子分系統，對于北斗雙星的“高智商”功不可沒。這套由五院總體部承擔的分系統，在以往數管分系統進行遙測遙控、自主能源和自主熱控管理的基礎上搖身一變，成為包攬自主導航算法、星間網絡處理等眾多重要事務于一身的“超級管家”，功能更強大、作用更重要。
在北斗雙星的研制中，“超級管家”從頂層優化配置了整星的信息流和產品組合方式，極大地減少了整星設備間的接口，變得更加集成、輕小、可靠。按照衛星需求，“超級管家”以標準模塊組成單機，將以前的單機都瘦身為模塊，如此下來，綜合電子系統與過去北斗導航衛星的數管分系統相比減重達到30%。
新一代北斗導航衛星最重要的自主導航功能和星間網絡處理功能，對時間處理有極高要求。為此，“超級管家”不僅要貼心服務所有的分系統，監管其健康運行，還要井井有條地處理信息，組織調配力量全力實現衛星的自主管理。“這兩顆衛星的綜合電子分系統，與區域導航衛星的信息集成度相比大幅提升，從而提高了整星效率。”謝軍評價道。
好“身板”為智力發展提供保障
北斗雙星均首次采用全桁架式衛星平臺。強健的體格，為它們的“智力”發展提供了全面保障。
此前，中國桁架式平臺技術尚不成熟，關鍵技術難點眾多。為此，科研團隊展開艱苦攻關，從構型設計優化、結構力學響應分析、桁架平臺接頭、裝配工藝技術等多方面逐個突破關鍵技術，提出了中國首個主承力結構桁架式衛星平臺方案，拓展并提出桁架多運載平臺適應技術，使衛星平臺能夠適應多種運載的一箭多星發射，確保星座快速組網。
該平臺不僅滿足了直接入軌一箭多星發射的苛刻要求，還使北斗導航衛星內部的有效載荷布置得更為集約。同時該平臺還在輕量化、安裝和拆卸的便捷性、結構通用性等方面表現優越，可以像“積木”一樣，根據不同的構型隨意組合。“這一平臺的有效面積高，安放設備的效率更高，兼容性更好。”謝軍說。 |
