把卫星新技术拿到太空中去检查：实践―9A、9B卫星开展关键新技术试验探究

本刊特约记者 李馨

2012年10月14日，长征-2C/SMA火箭成功将实践-9A、9B卫星送入预定轨道，至此，我国第一批民用新技术试验卫星成功实现首飞。

1 航天发展的又一个里程碑

2012年，我国成功发射第一批民用新技术试验卫星实践－9A、9B之后，该工程总师郭宝柱表示，此次任务是航天发展的又一个里程碑：“在这之前，我们民用航天从来没有研制过新技术试验卫星，却要求任务一次成功，这样的风险是很大的，然而发射这样的卫星是符合航天技术发展的科学规律的。”

在每项新技术应用到卫星上的时候，试验人员都会在地面做大量的环境试验，但是人类对太空的认识毕竟有限，并不能完全模拟太空环境，一项新技术在还不够成熟的时候，如果直接应用在任务中，其风险可想而知。因此，实践－9A、9B卫星正是把预期应用在卫星上的关键新技术集合在一起，在太空环境中验证技术指标和产品可靠性，并从中发现问题、改进缺陷。

其实在国际上，发射新技术试验卫星是一种惯有的模式，很多国家都研制试验卫星。现在，随着社会的飞速发展，各种新技术不断涌现，技术风险越来越大，也对卫星提出了更高指标的要求，所以发射试验卫星已经成为了一种必然的选择。

特别是我国卫星的发展还面临着一些技术瓶颈，卫星“长寿命、高可靠”的命题有待破解，问题可能涉及器件、技术、设备等多个方面。鉴于此，实践－9A、9B卫星由国防科技工业局立项，在全国范围内遴选相对成熟、具备上天开展试验条件的技术，纳入到试验卫星的试验项目中，并由中国航天科技集团公司中国空间技术研究院所属航天东方红卫星有限公司负责研制。

试验卫星与一般的应用卫星不同，不是在入轨和交付后立即投入实际应用。但是，新技术经过验证后将应用在后续的卫星型号上，这就为未来的卫星发展铺平了技术道路，同时也为开展技术创新提供了很好的平台，其长远价值是不可估量的。

2 试验验证关键新技术

据实践－9A、9B卫星的总指挥/总设计师赵志明介绍，卫星进行的星载试验是从当时申报的试验项目中经过审查筛选出来的，每一项技术对于卫星未来的发展都很有意义。

概括来讲，这些星载试验项目共分为几大类，包括长寿命高可靠技术试验、国产元器件技术试验、高精度高性能技术试验和在轨编队飞行关键技术试验等。

举例来说，实践－9A、9B卫星试验成功了世界两种主流电推进技术，即霍尔电推进和离子电推进。突破了电推进与整星的电磁兼容性设计验证、羽流污染的分析和防护、故障自主诊断和实时处理等系列系统级关键技术，同时实现了包括等离子体放电稳定性技术、高可靠空心阴极技术、放电室低削蚀技术、高效功率处理技术、微小流量分配控制技术、高纯氙推进剂加注等多项关键技术。这为我国电推进技术在后续型号上的应用提供了非常宝贵的经验，将推动地球同步轨道（GEO）卫星和深空探测的大发展。此次进行试验验证的电推进系统，可以将南北位置保持的推进剂总质量降低到原来的1/10，能够显著改善卫星系统的综合性能，大大提高卫星的有效载荷比，增加卫星系统的寿命。目前，我国有多颗卫星通过论证，都计划采用电推进系统，因此，对实践－9A、9B卫星的技术验证结果需求迫切。

实践－9A、9B卫星还首次突破全色多光谱小相机的“光、机、电、热”的一体化设计、大视场小相对孔径的全反式光学系统、全色多光谱时间延迟积分电荷-耦合器件（TDI-CCD）成像技术、轻型结构材料制备等关键技术。系统性地解决了轻小型集成化全色/多光谱焦面探测器低噪声成像电路的技术难题，通过采取一系列技术手段，实现了轻小型集成化的技术要求，为今后研制更高性能的多光谱空间相机提供了技术解决途径；在成像谱段数量、覆盖宽度、动态范围、轻小型化等指标方面，达到或超过了国内外同类型的遥感相机，居于国际先进水平。

实践－9之所以采用两颗卫星进行试验，一方面是因为两颗卫星各自承担着一部分试验项目；另一方面是因为两颗卫星要联合起来，共同验证在轨编队飞行的关键技术。简单来说，就是两颗卫星在太空分别向对方传送自己的位置信息，然后按照严格的几何关系飞行。这项技术将主要应用于立体观测等对星座构型有严格要求的应用领域，通过两颗卫星的协同工作，起到“1+1＞2”的效果。这样一来，一方面会提高观测精度，另一方面也可以把地表目标的高度等信息同时测量出来，获得更丰富的应用效果。实践－9A、9B卫星首次完成以干涉合成孔径雷达（InSAR）为典型应用背景的两星编队构型，首次突破了星上自主分布实施面外面内绕飞构型建立技术、星上自主长期稳定绕飞构型保持技术、准垂直脉冲撤离技术等关键技术。

此外，此次任务将考核验证一批国产元器件的在轨工作情况，这将大大推动国产元器件在卫星上的应用，打破国际垄断局面。

这一批试验验证项目，将有利于加速科研成果向工程应用的转化步伐，提高关键部组件、关键元器件的自主保障能力，解决卫星长寿命关键技术瓶颈，推动我国卫星“自主可控”化发展。

3 客观的评价结果为成功标准

一般应用卫星的寿命期和获得的收益是成正比的，也就是说卫星工作的时间越长，获得的收益就越高，卫星的整个寿命期都是使用期。但新技术试验卫星完成任务的标志并不是寿命末期，而是完成试验任务、获得客观的评价结果。

实践－9A、9B卫星在入轨之后，已经开始进行每一个试验验证项目的评价任务。客观上讲，新试验要验证的技术本来就是不成熟的，面临的风险自然也相对较大。“我们针对这颗卫星的质量进行统一要求、重点关注，也就是说，对试验卫星的平台和试验项目提出相同的质量可靠性要求，但对于那些风险较大的试验项目给予重点关注。”郭宝柱介绍说。

在卫星发射成功之后，星载试验已经在紧张有序地开展之中。每一个试验项目都力求做到流程清晰、能力完备、责任落实、界面畅通、评价客观准确。在卫星余下的寿命期里，除了对某些项目进行长期观察，还可以有选择性地开展一些新的试验。

实践－9A、9B卫星只是我国系列民用新技术试验卫星的开端，在不久的将来，如果类似的试验卫星能够形成一种系列化的发展模式，将对我国航天技术的发展大有裨益。