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卫星姿态控制有“神器”

2023-06-07 | 编辑:中机教育网 | 来源:中机教育 | 浏览量:

        搭载89颗国内主流商业卫星,均在轨运行正常,这是红峰系列空间陀螺的新纪录。
        “让我们的陀螺在太空中飞的更高、时间更长、性能更稳定。”看着火箭缓缓升空,空间卫星陀螺总设计师彭志强眼神无比坚定。
        光纤陀螺是卫星姿态控制的“神器”,它可以精确测定载体运动角速度,用于卫星姿态轨道控制、摄影、测绘等方面,让卫星能够“坐如钟、行如风”,是卫星姿轨控制系统的核心部件。
         “通常情况下离地球100千米以上就是太空领域,而我们的光纤陀螺要在880千米的太空中飞行,这给研发团队带来了很大的挑战。”陀螺设计师吴旭辉道。
        与传统光纤陀螺不同,太空光纤陀螺有着近乎矛盾的两面:一方面要保证陀螺能够承受辐照、热真空、热循环等恶劣太空环境的长期考验,一方面还要满足轻小型、低功耗、低成本等高性价比的行业需求。
        彭志强说,卫星发射入轨后,需在无法维护的情况下执行长达数年的在轨任务,这对光纤陀螺的长期在轨精度及工作稳定性提出了较高要求。
        为了破解光纤陀螺“长寿命、高精度”的难题,红峰公司光纤陀螺研发团队提出双光源四轴冗余的光纤陀螺实现技术,该技术综合光路、电路、结构、软件四个方面,采用双光源四轴冗余设计,同时具备自检测、自诊断、自修复功能,实现了产品在轨工作状态实时监测,故障自诊断、故障预警以及复位修复功能,保证了产品在太空辐射、热真空等恶劣环境下的长寿命和高精度,常温性能和全温性能均达到国内同尺寸产品的最高水平。
        “太空卫星陀螺跨专业的研发涉及到光、电、结构、软件等多专业及兼容性问题,也涉及用户、设计、工艺、车间的各生产要素的协作,这的确是一个艰辛的过程。”吴旭辉感慨。
        计算器件在轨需承受的辐照总剂量让其印象深刻,剂量偏少,产品抗辐照能力减弱,产品寿命得不到保证;剂量偏大,结构辐照防护的屏蔽厚度过大,陀螺整机重量过大。
        为了确保万无一失,研发团队经过多轮总剂量分析,准确得出器件在轨需承受的辐照总剂量,用一连串准确的数据保障陀螺角速度敏感的稳定精确。根据分析结果,团队选用高性能且抗辐照总剂量能力满足要求的元器件,结合热学、力学仿真分析并迭代优化,确保陀螺在880千米的太空中正常运行。(文/胡杨 吴旭辉)

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