“羲和”探日！细数我国首颗探日卫星“黑科技”

张建松

“羲和”探日！10月14日，搭载着我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”的长征二号丁火箭，在太原卫星发射中心成功发射，我国正式步入“探日”时代。

“羲和号”由中国航天科技集团八院抓总研制。14日，在沪召开的第九届航天技术创新国际会议上，中国航天科技集团八院科技委常务副主任陈杰详细介绍了卫星上的“黑科技”。

“双超”卫星平台

据陈杰介绍，“羲和号”整星重量510千克，运行于轨道高度为517公里的晨昏太阳同步轨道。卫星主要科学载荷为太阳空间望远镜，将在国际首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测。通过对该谱线的数据分析，可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化，研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。

为确保太阳空间望远镜在太空平稳、精确观测，“羲和号”采用了全新构型。太阳空间望远镜被安装在专门的载荷舱中，载荷舱与平台舱间采用了“动静隔离非接触”总体设计新方法，完全进行物理隔离，以阻断平台舱微振动传递路径。

“羲和号”首次在轨应用磁浮控制，采用高精度、大带宽、自身无干扰的“磁浮作动器”，作为载荷舱的执行机构，从而使载荷舱超高指向精度、超高稳定度控制的性能得以实现。通过“载荷舱主动控制、平台舱从动控制”新方法，使卫星实现姿态指向精度、姿态稳定度，比国内现有能力提升1～2个数量级。

由于太阳空间望远镜设计了很多观测方式，有时需要对太阳进行平场定标，即需要控制卫星姿态依次指向太阳圆盘的九个不同区域;有时需要控制卫星姿态对太阳进行连续的摆扫观测;有时需要对卫星进行暗场定标，即控制卫星姿态指向空间特定区域;而在两舱解锁时，还需要平台舱跟随载荷舱实现相对姿态控制。针对这些不同需求，平台舱也设计了5种不同的指向模式，可及时响应和切换。

陈杰表示，作为我国新一代卫星平台，超高指向精度、超高稳定性的“双超”卫星平台，可大幅提升我国卫星平台的指向精度与稳定度，达到国际先进水平。未来，“双超”卫星平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中进行广泛推广应用。

無线能源传输

作为我国首位太阳专属“摄像师”，“羲和号”载荷舱和平台舱完全物理隔离，确保了载荷舱不受卫星平台扰动的影响，具备了完美的“防抖”功能，但问题也随之而来。

载荷舱和平台舱处于非接触状态，传统的供电方式无法满足能源传输需求。卫星在轨运行过程中，如何解决载荷舱的能源获取问题？又该怎样实现整星的能源分配呢？

八院811所研制团队深入研究国内外相关先进技术，提出“磁感应耦合式”无线能量传输技术，首次在卫星上实现大功率、高可靠、高效无线能源传输技术的应用;首次将能源采集、能源储存、能源控制管理及二次配电实现了智能化和一体化设计。从能量输入到输出，整个链路的综合转换效率达到80%以上;在磁场耦合部分，磁传输效率更是达到了95%以上，实现了高效低热耗的能量传输。

空间激光通信

由于“羲和号”的载荷舱和平台舱之间完全隔离，也无法通过电缆传输能源和信息。为此，卫星采用激光通信和微波通信两种“互为备份”的无线通信方式，在两舱之间架起了5G高速通信通道。

“羲和号”上还有一位“新面孔”——舱间高速激光通信单机。该设备由八院802所激光中心团队研制，负责舱间数据传输任务，这也是国内首个接入卫星平台的舱间无缆化激光数传设备，按计划将在轨工作三年。

“羲和号”将对太阳进行高分辨率的光谱成像，届时会产生巨大的科学数据。激光通信子系统具备高速的激光传输接口，可以提高科学载荷数据传输速率，将星内数传带宽大大提高，为载荷的高清成像数据积累提供了有效保障。

此外，八院电子所负责的综合电子分系统平台舱管理单元和载荷舱14台产品，为整星提供对地测控、数传及星务管理等功能，也是“羲和号”上不可或缺的“黑科技”。