卫星运转控制

柯凌+胡民达+曹静

摘 要 随着《中华人民共和国科普法》以及《广州市科普条例》相继出台，卫星气象事业进入快速发展阶段，公众对航天科技兴趣越来越浓厚，广州气象卫星地面站科普教育基地经过多年科普实践，设计并建设了航天卫星科普互动馆。本文主要陈述了馆内“卫星运转控制”科普动感设备的创新设计与实现。

关键词 卫星运转；科普；设计；实现

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0007-02

航天已成为高科技代名词，创新是引领航天高科技发展的第一动力，融入航天科技与文化的创新教育更能激发青少年的探索欲和成就感，将航天科学与科学素质教育相结合，能够启迪广大青少年科学素养。广州气象卫星地面站卫星气象科普教育基地自成立以来，接待前来基地参观的人数超过30万人次，当讲解到极轨气象卫星和静止气象卫星运行轨迹时，往往让参观者不能完全理解，特别是广大青少年学生，开发一套直观的卫星运转演示设备就显得尤其重要。

1 解决的问题

如何将卫星运转实物模型与卫星运转科普视频有机结合，交替呈现极轨气象卫星和静止气象卫星在轨运行状态和科普讲解视频，以一种生动有趣的方式传播卫星运转科学知识。

2 项目设计

2.1 展示内容

采用電控液晶玻璃技术，通过通电液晶玻璃将投影系统和实物运转模型两部分动态隔离。应用红外传感技术，在观众进入展示区域时开启投影系统，播放卫星知识影像，视频播放完毕，投影系统关闭，观众透过玻璃可以看到极轨及静止气象卫星的实物运转模型。

2.2 展示原理

液晶玻璃是一种将液晶膜通过高温高压的方式，夹层封装而成的高科技光电玻璃产品，使用者可以借由电流的通电与否来控制液晶分子的排列，从而达到控制玻璃透明与不透明状态的最终目的。展项还应用红外传感技术，在探测到有观众进入展示区域时开启投影系统。

2.3 效果图

卫星的运转控制效果图如图1所示。

2.4 技术设计

1）组成和结构，该展项尺寸约2.2m（L）×2m（H）×1.8m（D），系统框图如图2所示。

各个组成部分介绍如下：（1）卫星运行实物模型：参考同步卫星和极轨卫星绕地球公转的轨迹，按一定的比例制作机械模型，机械模型的运行可控；（2）投影系统：以通电液晶玻璃为投影幕，配置超短焦镜头投影机显示卫星运行视频；（3）视频制作：同步卫星和极轨卫星绕地球运转转的影像视频制作；（4）音响系统：旁白或背景音乐的播放；（5）播放控制系统：红外感应信号采集，灯光控制，视频播放及系统控制等。

2）控制系。卫星运行控制系统是控制卫星执行观测任务，并使整个卫星地面应用系统协调、高效运行的关键。主要任务是根据上级指令和观测任务要求，完成观测任务规划、观测计划制定、卫星有效载荷控制、数据接收规划调度和星地系统工作状态监视等功能，以充分发挥卫星资源和地面资源的综合利用效益。系统控制逻辑图如图3所示。

3）电气原理图，如图4所示。

4）系统连接图，如图5所示。

3 科普效果

我国航天事业创造了辉煌成就，积淀了深厚博大的航天精神，航天卫星科普互动馆作为航天文化、历史事迹、纪念珍藏的综合性主题展馆，全方位、多角度、零距离地展示了中国航天发展历程及辉煌成就。经过1年多的试运行，航天卫星科普互动馆深受广大群众的欢迎，参观人数激增，1年来受益人数超过2万人次，其中“卫星运转控制”项目以一种直观的方式，展示卫星运转知识，将卫星运转实物模型与卫星运转科普视频有机结合，创新性地实现航天卫星高科技知识科普化传播。另外，为了让观众能更方便地了解相关知识内容，本次展览特别开发启用了智能手机导览客户端App。观众可以在现场通过智能手机扫描二维码下载客户端程序，之后在展览现场扫描对应展品二维码，便可享受全展语音导览，了解展项背后的科学知识，感受高科技带来的非凡观展体验。

参考文献

[1]王士成.卫星运行控制系统混合模式架构研究[J].信息系统与网络，2013，43（3）：21-23.

[2]九天揽月——重庆科技馆大型航天科普展[J].课堂内外（初中版），2011（3）：46-47.