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“胖五”搭載的衛星光學相機來自浙大

發布時間:2019-12-31來源:錢江晚報作者:王湛 劉蘇蒙 柯溢能0

    “衛星進入了奔向使命軌道的路線,還要經過六七次的變軌操作,約一星期左右到達地球同步軌道。在這個過程中由于數傳天線還沒有打開,因此,相機圖像還沒傳下來。估計要一月初才能看到我們相機拍的圖像。”昨天,浙江大學教授徐之海對錢江晚報記者說。

  12月27日,長征5號(也稱“胖五”)在海南文昌發射升空。

  長征5號此次發射,將實踐20號衛星送上地球同步軌道。實踐20號衛星是我國新一代大型通訊衛星(東方紅五號平臺),將試驗新型結構的太陽翼、通信天線和機械臂等創新技術。

  為了能夠觀察和監測這些設備,該衛星上裝載了由浙大徐之海團隊研制的四臺光學相機。

  徐之海團隊的相機安裝在衛星的四個角上,將在太空中對東西南北四個方向的衛星立面實施光學成像。

  “相機可以監測新型十字結構太陽翼和三層疊通信天線的展開過程是否順利,以及觀測機械臂的操作過程。”徐之海說,以前大多是通過遙測信號來判斷太陽翼和通訊天線是否順利展開,工作是否正常。搭載了光學監視相機后,地面工程技術人員便可以更加直觀、便捷地觀察與監測衛星上各運動部組件的工作狀態。

  徐之海表示,這對于實現航天創新技術在軌試驗的可視化,進而提升星載運動部組件的設計與制造水平,提高我國衛星系統的技術能力都具有重要意義。

  能夠勝任這個功能的相機和生活中的普通相機不一樣,它必須滿足在空間環境中成像的需求,每臺相機只有340克。

  通訊衛星平臺對于相機的可靠性要求很高,為了使其能夠在太空中正常工作,徐之海團隊在設計和研制相機的過程中運用了防輻射玻璃、鈦合金鏡筒、透氣性設計等技術手段,在成像電路中采用了抗輻照設計,在核心控制軟硬件中使用了三模冗余的技術,以防止太空中有可能發生的單粒子效應。

  太空中高速飛行著一定數量的高能粒子,大氣層保護著地球不受高能粒子的侵擾,但在距地面36000公里的地球同步軌道上,高能粒子如果正好擊中了相機控制芯片,將存儲器中的二進制碼由0變成了1或是由1變成了0,將導致相機因主控程序出錯而失效。

  另外,在太空環境中充斥著各種輻射,所以相機鏡片采用的是防輻射玻璃。它的鏡筒是由鈦合金制作的,鈦合金是一種高強度、高剛度的輕質金屬材料,同時它具有和玻璃相似的熱膨脹率——這保證了在太空極端環境下的高清晰成像質量。

  除此之外,因為在地面組裝的鏡頭內部會有空氣,進入到太空的真空環境中,鏡頭里面的空氣會和外部環境形成壓差造成變形,導致像質下降,甚至破壞。為此,徐之海團隊在鏡頭上專門設計了透氣孔,使鏡頭的內外部環境達到平衡,保證可靠性。

  事實上,這并不是徐之海團隊的相機第一次進太空了。

  2019年1月3日,嫦娥四號月背著陸時,搭載了徐之海團隊研制的降落相機光學鏡頭。在嫦娥四號降落過程中,降落相機的光學鏡頭是嫦娥四號觀察月球的“眼睛”。這只“小眼睛”幫助嫦娥四號判斷月球表面的地貌情況,避開那些“危險地帶”,選擇安全的著陸位置。它還拍攝了嫦娥四號降落月球的第一眼畫面。

  長征五號直徑達5米,是我國目前運載能力最強的火箭,它在地球同步轉移軌道和近地軌道運載能力分別達到14噸、25噸,是我國未來空間站、嫦娥五號、火星探測等工程實施必需采用的火箭系列。這是中國航天史上最受關注的重要發射之一,也是我國運載火箭實現跨越式發展中的一個重要里程碑。


《錢江晚報》2019年12月30日09版


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