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4月29日，在長征五號B遙二火箭的搭載下，我國空間站“天和”核心艙成功進(jìn)入預(yù)定軌道。

作為我國載人航天工程副總指揮單位，在本次“天和”核心艙任務(wù)中，中國電科首次打造了新一代載人航天測控通信系統(tǒng)、第三代柔性太陽電池陣等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備，同時自主研制了數(shù)以千計(jì)的核心基礎(chǔ)元器件，全力保障任務(wù)圓滿成功。

新一代載人航天測控通信系統(tǒng)首次亮相

航天測控通信作為航天器升空后與地面的唯一聯(lián)系，可實(shí)現(xiàn)對航天器(飛船、空間站等)的軌道測量、遙測遙控和數(shù)據(jù)傳輸，是航天器的“生命線”。

作為我國測控通信系統(tǒng)主體研制單位，中國電科在“天和”核心艙發(fā)射任務(wù)中，在陸上測控站、海上測量船、中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中，從不同維度編織了覆蓋海、陸、空的通信測控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)100%的測控通信覆蓋率，并首次應(yīng)用了第三代“綜合化測控體系”。

“從1999年為‘神舟一號’任務(wù)研發(fā)第一代測控系統(tǒng)，到這次的‘天和’核心艙發(fā)射任務(wù)，我們?nèi)虆⑴c載人航天工程歷次發(fā)射任務(wù)，并研發(fā)建成了第三代‘綜合化測控體制’，測量精度和抗干擾能力大大提高。”中國電科技術(shù)專家柴霖介紹，本次任務(wù)應(yīng)用的第三代“綜合化測控體制”具備多重組、深綜合、全國產(chǎn)、高可靠4大特點(diǎn)。

“多重組”是指設(shè)備各個環(huán)節(jié)都可以交叉組合。柴霖介紹，測控通信系統(tǒng)由天線、信道和基帶組成，采用了資源重組的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，大大提高設(shè)備使用率和任務(wù)可靠度。

“深綜合”是指新一代測控設(shè)備既有傳統(tǒng)測控功能，又有高速數(shù)據(jù)傳輸功能，可實(shí)現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)融合傳輸，大量節(jié)省資源。更重要的是，綜合化設(shè)備如智能手機(jī)一樣，可支持在一套航天測控通信設(shè)備中同時安裝多個APP(應(yīng)用程序)，不同信號形式、工作模式、技術(shù)體制的功能可以同時或分時使用。

在新一代測控系統(tǒng)中，從軟件到硬件，從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)、系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化，穩(wěn)定性、可靠性顯著提高。

為更清楚獲取“天和”核心艙飛行姿態(tài)，中國電科對衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行升級，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上將衛(wèi)星通信能力提高了最高達(dá)10倍，首次建設(shè)了TDMA組網(wǎng)信道設(shè)備，使得任務(wù)組網(wǎng)更靈活,節(jié)省超50%的衛(wèi)星資源，大大增強(qiáng)了任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸能力。

第三代柔性太陽電池陣首次應(yīng)用

太陽電池陣是航天器在軌的唯一能量來源，也是決定任務(wù)成敗和在軌工作壽命的核心要素。

針對“天和”核心艙，中國電科自主研制了柔性三結(jié)砷化鎵太陽電池陣，這也是該技術(shù)在我國航天工程領(lǐng)域的首次應(yīng)用。

“柔性太陽電池陣是第三代太陽電池陣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國太陽電池陣技術(shù)的不斷躍升。”中國電科專家于輝介紹，該技術(shù)具有輸出功率大、重量輕、收藏體積小、在軌壽命長、可重復(fù)展收等諸多技術(shù)特點(diǎn)。

據(jù)介紹，該型太陽電池陣具有三大優(yōu)勢：一是輕型超薄可展收。在空間站發(fā)射階段，每塊太陽電池板宛如古代奏章，相互折疊緊貼收攏于收藏箱內(nèi)。其單板厚度不足1毫米，單位面積重量僅為傳統(tǒng)太陽電池陣的50%。相較于傳統(tǒng)太陽電池陣，柔性太陽電池陣的發(fā)電能力提高了1倍，而收攏體積則減少了20%，能有效節(jié)省空間站各艙段的空間，提升其安裝載荷能力，更好地滿足空間站各項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)需求。

二是壽命長。相比之前載人航天任務(wù)最長2年的設(shè)計(jì)壽命，本次空間站任務(wù)的在軌運(yùn)行時間為15年，這意味著柔性太陽電池陣將克服太空中的苛刻條件，讓核心艙的在軌運(yùn)行壽命大大延長。

三是技術(shù)指標(biāo)自主可控。為滿足任務(wù)需求，中國電科突破了數(shù)十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，目前太陽電池陣全部技術(shù)均實(shí)現(xiàn)自主可控，光電轉(zhuǎn)換效率、太陽電池陣輸出功率、設(shè)計(jì)壽命等各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。

交會對接的“智慧眼”

中國空間站是在軌組裝成的空間實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，各個模塊既是獨(dú)立的飛行器，具備獨(dú)立飛行能力，又可以與核心艙組成多種形態(tài)的空間組合體。

中國電科研制的激光交會對接雷達(dá)系統(tǒng)在各個模塊中均有安裝，將在空間站建設(shè)及后續(xù)運(yùn)營中發(fā)揮重要作用。

激光交會對接雷達(dá)包括目標(biāo)端和激光雷達(dá)探測端，在空間站“天和”核心艙上，前向、后向、徑向?qū)涌谏?，都裝有中國電科研制的三組激光交會對接雷達(dá)目標(biāo)端，它們就像是茫茫太空中的燈塔，可以多方位、大范圍反射雷達(dá)的光信號，配合激光交會對接雷達(dá)完成距離、角度等飛行參數(shù)的測量，確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)艙、飛船與核心艙完成精準(zhǔn)交會對接。該系列雷達(dá)解決了大動態(tài)、高精度、多參數(shù)實(shí)時測量的難題，在設(shè)計(jì)壽命、作用距離、測角精度等指標(biāo)方面都優(yōu)于國外，處于世界領(lǐng)先水平。

在后續(xù)發(fā)射的實(shí)驗(yàn)艙上，中國電科研制的激光交會對接雷達(dá)將通過在與核心艙交會對接接近段和靠攏段中，迅速準(zhǔn)確地完成對核心艙目標(biāo)飛行器的搜索、捕獲、跟蹤測量，直至最后精確鎖緊，與飛行器合而為一。在空間站建設(shè)階段，激光交會對接雷達(dá)將精確引導(dǎo)三艙緊密對接;在空間站運(yùn)營階段，將精準(zhǔn)引導(dǎo)載人飛船和貨運(yùn)飛船實(shí)現(xiàn)人員和物資的運(yùn)送。(王雪姣 記者 付毅飛 崔爽)