用中继测控系统牵线天与地,将“辐射诊断医生”搬上天

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“天舟一号”发射成功,“烟台元素”闪耀太空

用中继测控系统牵线天与地,将“辐射诊断医生”搬上天

2017年04月24日　　来源：齐鲁晚报

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　　　　本报记者　张琪

　　20日,天舟一号货运飞船在海南文昌卫星发射中心由长征七号运载火箭发射升空。记者从坐落于烟台市的中国航天科技集团公司第五研究院第513研究所获悉,在天舟一号货运飞船中,“烟台元素”不可或缺,该所的多款产品成功应用到了飞船中。
　　中继测控系统牵线天与地
　　古人用白绢做书信,用邮寄梅花的方式向远方友人表达思念之情。如今,科学家们用中继测控来牵线天与地。
　　在天舟一号货运飞船与天宫二号交会对接任务中,我们可以通过513所研制的宽波束中继测控系统搭建的天基测控通信系统,随时掌握天舟一号货运飞船和天宫二号的运行情况,并向飞船发送指令,保证任务执行。
　　这里的中继就是中继卫星,可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务,一般而言,中继卫星在地球同步静止轨道上运行,既能测控中低轨道用户航天器,又能联系地面,是沟通用户航天器与地面测控站的桥梁。天舟一号货运飞船入轨后,与地面的数据传输和测控服务都是通过中继卫星完成的。
　　那么,中继卫星如何与飞船取得联系呢?这就要依靠513所研制的宽波束中继测控系统,建立航天器-中继卫星-地面通信之间的通信测控数据通道。宽波束中继测控系统通过与中继卫星天链一号建立通信线路,进而在太空中天舟一号与地面之间建立实时联系。
从“实习生”升级到了“正式工”
　　事实上,过去由于通信通道相对狭窄,飞船在调整姿态进行对接、分离等“技术动作”时,与中继卫星极有可能出现信号中断现象。而宽波束中继测控系统最大的优势就是测控覆盖范围大,之所以叫“宽波束”,顾名思义,波束很宽,相比过去,能够实现更大范围的中继测控。
　　而该系统在接收天线的设计上,采用的是两组天线“背靠背”的形式架设在飞船舱外表面上,在飞船调整姿态时,一组天线会因旋转而与中继卫星失联时,另一组“背上”的天线会主动跟进,与中继卫星取得联系,这样就确保了无论天舟一号怎样动,都不会与中继卫星失去联系。
　　据了解,在去年神舟十一号飞船上就已经搭载了该系统,该系统也是神舟十一号飞船的四项重要技术创新点之一,首次在载人航天器上成功应用,最终圆满完成了各项测控任务。此次在天舟一号算是从“实习生”升级到了“正式工”,该系统也将是513所在载人航天飞行器领域的又一标准配置的产品。
既明辨辐射又自查安危,“辐射诊断医生”上天护航
　　空间飞行器在太空将遭遇恶劣的空间环境,尤其是辐射环境的考验,元器件能否经得住空间环境的考验,是其能否用于空间飞行器的重要依据。
　　天舟一号货运飞船与天宫二号进行交会对接后,将开展一系列航天技术试验。由513所山东航天空间载荷中心研制的舱内辐射环境测量载荷将进行粒子辐射环境探测及元器件辐射效应监测,对相关元器件在经受空间辐射考验后的“身体状况”进行“诊断”。
　　宇宙的粒子辐射环境很复杂,而存在于天舟一号内的元器件还需考虑货运飞船内的环境,513所研制的舱内辐射环境测量载荷的任务就是诊断元器件在舱内受到粒子辐射的“健康状态”,为元器件在辐射状态下进行一次专业的“体检”。
　　当粒子“打到”了一个元器件的身上,舱内辐射环境测量载荷就会记录着粒子的数量、力量,以及元器件自身性能指标、工作状态产生的一系列变化,并将数据传回到地面,地面的设计师会根据传回的数据改进元器件的设计,提升元器件适应空间辐射的能力。

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