北斗,争当天上最亮的“星”(逐梦·十年奋进路)(4)
比测工作后,又开展了大量的体制优化设计、星地试验验证工作,才最终突破了关键技术,实现了有关技术性能的一系列跨越:主要技术指标提升了数十倍;温度控制性能比原计划提高一倍;测距精度相当于能看到两千公里外的一根头发丝!
四
星间链路技术的突破,对于北斗三号卫星研制来说,只是万里长征迈出一大步。北斗三号卫星导航系统覆盖面比北斗二号更宽,不仅要求组网卫星数量更多,而且卫星技术性能要实现全面飞跃。
以林宝军为总设计师的上海微小卫星工程中心北斗卫星团队,为让新一代北斗卫星“有灵魂”“会思考”,在国内第一次给卫星设计了一项“看家本领”——在轨赋能:让天上的卫星“有错能改”“有病自治”“功能刷新”。
哪知林宝军带领团队历尽坎坷才完成的卫星在轨赋能设备,到卫星载荷生产单位联系生产时,却遇到了不小阻力。有人说在轨赋能简直是“异想天开”,是“瞎折腾”。
以往国内做卫星,都是走先分系统再组合的研制模式。这种“拼图”式组合,使同一学科功能在分系统中重复出现,每个系统需要两三台计算机,整颗星的计算机多达二十多台,带来了星载大、故障多、能耗高等一系列弊端。
林宝军带领团队大胆打破传统的分系统模式,走“功能链”设计,合并各分系统中的学科功能“同类项”,将整星研制分为有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等四条功能链,砍掉了六个分系统,把过去的二十四台计算机,变魔术般浓缩为一台。星载计算机的重量、故障率、能耗等,几乎呈几何级减少,从前几吨重的卫星一下子“瘦身”到一吨左右!
按卫星研制的惯例,卫星外形一般选用正方体,飞行姿态采用“竖着飞”。如果照这个老思路设计新一代北斗导航卫星,散热问题就非常棘手:新一代北斗卫星功能要求非常高,功率也水涨船高,采用正方体外形,根本无法解决散热问题。
林宝军带领团队经过深入计算、反复验证,创造性地将卫星正方体外形改为长方体设计,把“竖着飞”变成“横着飞”。这样一来,卫星几个面表面积有所不同,让较小的面对着太阳,较大的面作为散热面,有效减少热辐射并提高散热速度;“横着飞”则把表面积最大的面作为对地面,使卫星装载更多导航天线,以提高卫星信号发送、接收效率。
新一代北斗导航卫星,终于以崭新的容颜展现在大家面前。见过它的人,无一不被它的“美丽”所吸引:“卫星居然还能做得这么漂亮啊,简直就是一位身段苗条的‘飞天仙子’!”
2017年11月5日19时45分,随着指挥员一声“点火”命令,“长三乙”运载火箭瞬间变身为一只火凤凰,展开绚烂的尾翼,牵手北斗三号第一、二颗组网卫星扶摇直上,将它们准确送入工作轨道。
这之后,北斗人将三十颗北斗导航卫星送上蓝天。在组网最密集阶段,平均半个月发射一次卫星,而且百分之八十采用“一箭双星”发射模式,发射成功率百分之百,创造了世界航天的“中国速度”。
北斗三号全球卫星导航系统,总体水平与GPS旗鼓相当,星间链路等多项技术处于国际领先水平,并拥有短报文通信这一北斗特色功能。
目前,中国北斗向全球用户提供定位精度优于十米、测速精度优于零点二米每秒、授时精度优于二十纳秒的免费服务,成功运用于交通运输、灾害监测、精细农业、土地规划等人类生活的方方面面,真正实现了“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”“走进千家万户、造福千秋万代”的建设目标。