“羲和”观日——揭秘航天科技团体研制的我国首颗太阳探测卫星

文章来历:中国航天报 宣布时候:2022-11-02

曦日东升,暗中消失。阳光穿过罅隙,崇高又暖和,人们把它叫做但愿。

怀揣但愿,人们在光阴旅途中越走越远,从茹毛饮血到烹龙炮凤,从刀耕火种变智能自动。人们起头猎奇,传布但愿的太阳,是甚么样的存在?朝暮赤红,晌午精明,这都是它的模样,也都不是它的模样。不知从什么时候起,人们起头想,若是能够或许或许“上去”看看就行了。

因而,10月14日,“羲和号”动身了,作为中国派去察看太阳的第一名青鸟使,她要替身们去看看太阳外面住着谁。

打卡太阳

517千米空中的晨昏太阳同步轨道上,510千克的“羲和号”端详着太阳。“羲和号”是颠末征名勾当,网友们付与我国首颗太阳探测卫星的名字,今后,神话般的星海又多了一抹传奇色采。

经由进程超高指向精度和超高不变度的双超平台,装载Hα成像光谱仪的“羲和号”能够或许或许较好地经由进程两种体例观察太阳:白光持续谱成像和光谱扫描成像。

在白光持续谱成像形式下,能够或许或许取得整日面像,如按动手机快门摄影一样简略。

在光谱扫描成像形式下,“羲和号”搭载的Hα成像光谱仪经由进程对太阳整日面扫描,用时约46秒,能够或许或许取得4600多条光谱,每条光谱都能够或许或许被回复复兴成一张日面像。

Hα谱线,在地理学和物理学上是氢的一条详细可见的白色发射谱线。太阳光谱中的Hα波段谱线是太阳迸发时呼应最强的色球谱线,能够或许或许间接反应迸发的源区特色。

对为什么挑选对Hα光谱停止探测研讨,航天科技团体“羲和号”卫星总批示陈建新诠释,“‘羲和号’是国际首发完成空间太阳Hα波段的光谱成像探测的卫星,经由进程对Hα光谱数据的阐发,能够或许或许从光球层到色球层,取得太阳低层大气的信息,从而推演太阳迸发时的大气温度、速率等物理量的变更,研讨太阳迸发的动力学进程和物理机制。”

卫星履行司理兼副总师陈昌亚指出,“若是太阳磁场猛烈变更、日冕层发生迸发,会对地球磁场、地球上的卫星发生影响,对多种范畴发生搅扰,包含通讯旌旗灯号。”

他还解读了“羲和号”卫星停止太阳探测的意思,“咱们国度现有的空间气候预告都是从外洋取得的,取得的数据较为提早,并且实在性难以保障,很是自动。‘羲和号’如许的太阳探测卫星继续被奉上天后,我国将能够或许或许自立掌控绝对精准的空间气候预告,不受别人掣肘。”

去往新时期的5毫米

“羲和号”是太阳双超卫星,这“双超”指的是超高指向精度、超高不变度。

传统卫星的有用载荷常常战争台固连在一路,但卫星运转时多个器件同时使命,星体不免呈现细小振动,载荷的使命情况并不不变。而作为高精度探测使命的履行者,“羲和号”须要一个不变的情况。

合不行,那分吧。以“消息断绝非打仗”全体设想新体例为导向,研发团队停止关头手艺攻关后,胜利研制出高精度、大带宽、本身无搅扰等特色的磁浮作动器,将载荷舱经由进程磁悬浮的体例与平台舱毗连,构成物理断绝。不打仗,平台舱上的振动没法通报,载荷舱就相称安稳。

可是,如许的设想对卫星的姿势节制提出了更高的请求。

“羲和号”上的Hα成像光谱仪在停止太阳观察时,会因差别使命体例的须要转变卫星的姿势。偶然要经由进程9个观察点来对太阳停止平场定标,偶然要节制卫星姿势对太阳停止持续的摆扫观察,偶然要对卫星停止暗场定标,节制卫星姿势指向空间特定地区。当载荷舱变更姿势,平台舱也要第临时候随着变更,防止碰撞。这类“载荷舱自动节制、平台舱从动节制”的主从协同节制解耦新体例,使得卫星有用载荷的探测加倍不变精准。

陈昌亚说,“差别于传统卫星的全体姿势节制,‘羲和号’的载荷舱、平台舱和两舱之间绝对地位的姿势节制构成了三环路节制”。

载荷舱战争台舱之间正负5毫米的调剂间隔,似是卫星奔赴新时期的间隔。

太空无线充电

载荷舱战争台舱分手,传统的供电体例没法知足动力传输须要,成为曩昔。以是,“无线充电”来了。

换一条路走,从“好不好走”距“能不能走”常常相隔不远。无线动力传输,想着简略,做起来难。

早在20世纪中前期,美国宇航局就已提出太空磁感到式无线传输手艺并胜利在卫星上完成利用。而到今朝为止,我国仅在空中尝试室展开了相干尝试使命。能够或许或许在卫星上利用大功率、长命命的无线动力传输手艺是几代中国航天人的欲望。

在卫星上停止大功率无线动力传输,须要降服空间情况的庞杂性,应答随时交变的温度、布满未知磁场变更。不像手机无线充电那末简略,太空的“无线充电”除功率大外,电流还需履历屡次转化。太阳帆板与蓄电池供应的均为直流电,在展开载荷舱战争台舱的无线动力传输进程中,需履历一番从直流到交换到磁场,再从磁场到交换到直流的转换进程。

八院811所研制团队和西安电子科技大学刘彦明团队通力协作,颠末多番论证与比对,用1年多的时候美满处置了平台舱和载荷舱结合供电、分舱供电及太空中动力传输手艺困难,确保卫星在各类状况下,完成动力的有用供应。

陈建新先容,“‘羲和号’是国际初次利用大功率和长命命无线动力传输的卫星,经由进程无线动力传输体系,把平台舱的能量源源不时地传输至载荷舱。”

面临面快传数据

“羲和号”特别的双舱分手布局,对数据传输也有了更高请求,因而空间激光通讯手艺“挺身而出”。由八院802所激光中间团队研制的舱间高速激光通讯单机,在“羲和号”安稳入轨后,开机使命。尔后它将不中断地担任舱间数据传输使命。

差别于其余观察数据,太阳光强充足强,以是发生的数据量很是大。以是,若何疾速传输、存储数据是科研使命实时有用展开的保障。

陈昌亚先容,“当处于太阳迸发的峰值点时,长时候观察的数据量会很是复杂,届时,除向空中卫星中间传输外,局部数据将暂存在卫星上的存储器内。”

激光通讯子体系具有高速的激光传输接口,能够或许或许大幅晋升迷信载荷数据传输速率,将星内数传带广大大进步。

陈昌亚说,“激光通讯在舱间传输间隔短,可是偏转角度大,当载荷舱平台舱不须要对得很直就能够或许或许完成数据传输”。同时,单机有10个各类百般的接口,能够或许或许知足平台各类传输速率的特别请求,将数据疾速处置,更流利地完成“面临面快传”。

将来我国还将发射综合性太阳探测卫星——进步前辈天基太阳地理台(ASO-S)。陈建新先容,“该卫星将搭载更多空间千里镜,重点观察太阳高层大气状况,将与‘羲和号’构成观察条理和观察波段的有用互补。”

陈昌亚说,“本次双超平台考证的意思严重,后续乃至能够或许或许将‘羲和号’做成系列卫星,或大或小。太阳探测意思严重,将来还需发射更多的太阳探测卫星,实时把握更多太阳信息,完美我国空间气候预告的精度、准度。”

将来已来。

“羲和号”又看了一眼太阳,按下了快门。(任长胜)