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北斗导航卫星开启新时代

时间:2015年11月25日 信息来源:《中国科学报》 点击: 【字体:

11月20日,第18、19颗北斗导航卫星顺利通过在轨测试和总结评审,第20颗北斗导航卫星也同时完成了在轨“体检”。

据悉,这三颗卫星成功发射入轨后,开展了各项在轨测试,全面验证了关键技术,导航信号性能指标较前一代北斗卫星大幅提高,达到国际先进水平,为下一步全球组网星座开展技术试验和工程建设奠定良好基础。

攻克众多首创技术

这三颗全球组网的“排头兵”,均诞生于北斗导航卫星的“主力军”——航天科技集团五院。面对建设全球导航系统更精、更稳、更准的高难度指标要求,研制团队在新一代北斗导航卫星中,集成了多项首创技术。

在导航信号体制方面,北斗导航开启了一个新时代。研制团队成功地解决了大功率、小型化等难题,使信号品质达到国际先进水平。新一代北斗导航卫星的播发信号数量比以往提高两倍多,居所有导航卫星播发量首位。“这是具有自主知识产权的全新信号格式。同样的时间内,导航卫星可发送更多的信号。”北斗导航卫星总设计师谢军说。

为打造一个适合全球导航卫星组网需要的全新导航卫星平台,研制团队创新采用了桁架式结构设计,可应对全球组网一箭多星批量发射、快速组网的挑战。新平台的功率质量比优于俄罗斯格洛纳斯和欧洲伽利略导航卫星平台。

为提升卫星抵抗太空“风雨”的能力,团队通过大量的优化设计、仿真、试验,极大地提升了北斗导航卫星的空间环境适应性。

此外,新一代北斗导航卫星还首次在国内卫星中采用扩跳频测控技术,首次在国内卫星中实现了多卫星数据的汇集和高速传输。

突破全球组网难关

与国外全球导航卫星不同,北斗导航卫星面临的一大难题是不能全球布站。为此,研制团队提出了星间链路技术解决该难题。

研制团队开创性地提出了混合型新体制星间链路方案,形成了一系列具有自主知识产权的星间链路网络协议和相关设计,使一座精巧的“金桥”飞跨,联通了北斗导航卫星。

8月9日,第18、19颗北斗导航卫星首次实现星间建链,标志着我国成功验证了星间链路的核心技术,解决了星间高精度测量的难题,为建立全球卫星导航系统迈进了一大步。

三个多月以来,这座飞跨万里太空的“金桥”持久而稳固,从未“掉链子”,用户测距精度较前一代北斗卫星系统提高了两倍。

这意味着,在导航卫星最关键的定位功能上,我国已走在国际前列。

关键器部件均为“中国造”

新一代北斗导航卫星98%的部件都实现了国产化,关键器部件均为“中国造”。

“建设独立自主的北斗导航系统,必须做到核心在手。”北斗导航卫星总设计师陈忠贵说。为此,总设计师们顶着压力推动国产化工作。团队花了超过一般卫星3倍多的时间,对国产部件反复进行验证、测试、迭代。

“我们不断地在质量、进度等各种风险之间权衡、决策,从未动摇过国产化的决心”。北斗导航卫星总设计师王平说。

通过艰辛努力,长期依靠进口的行波管放大器组件、微波开关、动量轮组件、星敏感器等关键产品首次实现了主、备份全部国产化,国产化率位居我国长寿命卫星榜首。

此外,元器件国产化也成绩喜人。70余类近万只新研国产化元器件在新一代北斗导航卫星上得到应用。尤其是高速信号处理器、大容量存储器等广泛使用的核心元器件首次实现了国产化。

研制团队认为,这些新产品的应用,不仅为后续北斗导航卫星的全面国产化铺平了道路,还牵引和带动了国内基础工业的进步,促进了相关基础学科的快速发展。


(作者:李瑜)
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