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小团队运行大星座

时间:2017年12月26日 信息来源:空间瞭望 点击: 【字体:

一提起卫星控制,许多人心中可能立刻回想起美国国家航空航天局(NASA)任务控制管理的画面:为数众多的工作人员坐在控制台的旁边,每天24h17天,专心监控航天器的健康状况。

行星公司(Planet)的星座有接近200颗地球成像卫星,大多数是“鸽群”(Flock)立方体卫星,其中每一颗卫星做的事情都有些许不同。该公司并没有一个巨大的控制中心或者一个大团队来持续观察卫星星座。

201789日,负责“鸽群”卫星运行的狄安娜·多恩(Deanna Doan)在一次小型卫星会议上说:“我们在旧金山有一个小的运行团队:实际上只有3个卫星运行员,其中包括我自己。所以这一周,只有两个人在负责,因为我在这里开会。”

因为强调航天器的自动控制,行星公司能用一个很小的团队来运行星座。多恩说:“从一开始,我们就专注于自动化。我们要运行上百颗卫星的星座,需要适当的规模化,唯一的方法就是使一切工作自动化。”

为了实现自动化,这家公司的卫星运行尽量简单。每当一颗卫星白天飞过陆地上方时,就会拍摄下方的图像。当它经过某个地面站覆盖范围时,会下传图像。剩下的时间里,卫星处于闲置状态、给电池充电,并且利用大气阻力来维持和其他卫星在星座中的相对距离,按既定的轨道运行。

在行星公司成立初期就强调一个概念,叫做“灵活航天”,它将电子行业的快速技术更新流程引入了空间技术领域。这种方法同样也适用于卫星运行,公司经常更新软件,将从早期卫星上获得的经验运用到新的卫星上。

在发射一系列新卫星的时候,这些想法就要经受考验。多恩说:“我们从来没有24h连续运行过,包括调试阶段。在调试阶段,公司确实会使用更多的运行人员。位于柏林的5人小组要负责运营公司在2015年收购的‘快眼’(RapidEye)卫星。我们利用不同地区的时差来实现每天15h的操作时长。”

鸽群-3p是行星公司最大的独立卫星群,一共88颗卫星搭载了印度“极轨卫星运载火箭”(PSLV)于20172月发射。在发射2h后,公司已经与全部88颗卫星取得初步联系,使用一个叫做Megahealth的软件包可以快速收集每颗卫星上的基本信息。

行星公司接下来对3颗卫星进行了被称作“金丝雀”(Canaries)的端对端指挥控制,试验将它们加入星座的流程。在这之后,公司对剩下的卫星进行了操作,平均每天要对8颗卫星执行调度命令。

在没有人工干预的情况下,这88颗卫星中超过半数完成了包括消旋和相机校正在内的指令。而剩下的卫星,其中包括一些需要重启电脑的卫星,需要运行员的人工介入。

行星公司另外一个自动化操作的例子,涉及如何采集这些卫星生成的图像。该公司负责射频和通信的主管克鲁斯卡·德瓦拉贾(Kiruthika Devaraj)说:“我们的地面站每天接收超过1000X频段的数据传输,而且会继续增加。”

这样的星座规模必须实现自动化。德瓦拉贾说:“我们无法靠人力盯着信息传输,并指出哪一次传输失败了或哪里出错了。所以我们花了大量的时间,使地面站具有自动地监控数据传输的性能。”

这个自动系统查看卫星下传的数据,并把它们同根据这次传输的特征给出的期望值进行比较。如果一次数据传输不超过期望值的80%,那么它被认为是失败的。当这种情况发生时,另一个系统会检查数据和航天器遥测信号,并根据以往的经验,分析可能出现的错误。

这个系统每天从整个星座接收到超过5TB的数据,每颗卫星的传输速度最高可达200Mbit/s,数据速率的提高已经在计划中。德瓦拉贾说:“我们认为不久就可以跨越千兆比特每秒的速度。”

这种持续性的改进过程也适用于卫星控制。行星公司最新的一批48颗卫星鸽群-2k20177月中旬搭载“联盟”(Soyuz)火箭发射。不到1个月后,公司对这批卫星的调试进程已经过半,多恩说:“我们把从鸽群-3p上得到的很多经验转用到了鸽群-2k上,迄今为止运行非常顺利。”

(作者:佚名)
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