把衛(wèi)星新技術(shù)拿到太空中去檢查：實(shí)踐―9A、9B衛(wèi)星開展關(guān)鍵新技術(shù)試驗(yàn)探究

本刊特約記者 李馨

2012年10月14日，長(zhǎng)征-2C/SMA火箭成功將實(shí)踐-9A、9B衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，至此，我國(guó)第一批民用新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)首飛。

1 航天發(fā)展的又一個(gè)里程碑

2012年，我國(guó)成功發(fā)射第一批民用新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)踐－9A、9B之后，該工程總師郭寶柱表示，此次任務(wù)是航天發(fā)展的又一個(gè)里程碑：“在這之前，我們民用航天從來沒有研制過新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，卻要求任務(wù)一次成功，這樣的風(fēng)險(xiǎn)是很大的，然而發(fā)射這樣的衛(wèi)星是符合航天技術(shù)發(fā)展的科學(xué)規(guī)律的。”

在每項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星上的時(shí)候，試驗(yàn)人員都會(huì)在地面做大量的環(huán)境試驗(yàn)，但是人類對(duì)太空的認(rèn)識(shí)畢竟有限，并不能完全模擬太空環(huán)境，一項(xiàng)新技術(shù)在還不夠成熟的時(shí)候，如果直接應(yīng)用在任務(wù)中，其風(fēng)險(xiǎn)可想而知。因此，實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星正是把預(yù)期應(yīng)用在衛(wèi)星上的關(guān)鍵新技術(shù)集合在一起，在太空環(huán)境中驗(yàn)證技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品可靠性，并從中發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)缺陷。

其實(shí)在國(guó)際上，發(fā)射新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星是一種慣有的模式，很多國(guó)家都研制試驗(yàn)衛(wèi)星?，F(xiàn)在，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)越來越大，也對(duì)衛(wèi)星提出了更高指標(biāo)的要求，所以發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星已經(jīng)成為了一種必然的選擇。

特別是我國(guó)衛(wèi)星的發(fā)展還面臨著一些技術(shù)瓶頸，衛(wèi)星“長(zhǎng)壽命、高可靠”的命題有待破解，問題可能涉及器件、技術(shù)、設(shè)備等多個(gè)方面。鑒于此，實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星由國(guó)防科技工業(yè)局立項(xiàng)，在全國(guó)范圍內(nèi)遴選相對(duì)成熟、具備上天開展試驗(yàn)條件的技術(shù)，納入到試驗(yàn)衛(wèi)星的試驗(yàn)項(xiàng)目中，并由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司中國(guó)空間技術(shù)研究院所屬航天東方紅衛(wèi)星有限公司負(fù)責(zé)研制。

試驗(yàn)衛(wèi)星與一般的應(yīng)用衛(wèi)星不同，不是在入軌和交付后立即投入實(shí)際應(yīng)用。但是，新技術(shù)經(jīng)過驗(yàn)證后將應(yīng)用在后續(xù)的衛(wèi)星型號(hào)上，這就為未來的衛(wèi)星發(fā)展鋪平了技術(shù)道路，同時(shí)也為開展技術(shù)創(chuàng)新提供了很好的平臺(tái)，其長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值是不可估量的。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證關(guān)鍵新技術(shù)

據(jù)實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星的總指揮/總設(shè)計(jì)師趙志明介紹，衛(wèi)星進(jìn)行的星載試驗(yàn)是從當(dāng)時(shí)申報(bào)的試驗(yàn)項(xiàng)目中經(jīng)過審查篩選出來的，每一項(xiàng)技術(shù)對(duì)于衛(wèi)星未來的發(fā)展都很有意義。

概括來講，這些星載試驗(yàn)項(xiàng)目共分為幾大類，包括長(zhǎng)壽命高可靠技術(shù)試驗(yàn)、國(guó)產(chǎn)元器件技術(shù)試驗(yàn)、高精度高性能技術(shù)試驗(yàn)和在軌編隊(duì)飛行關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)等。

舉例來說，實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星試驗(yàn)成功了世界兩種主流電推進(jìn)技術(shù)，即霍爾電推進(jìn)和離子電推進(jìn)。突破了電推進(jìn)與整星的電磁兼容性設(shè)計(jì)驗(yàn)證、羽流污染的分析和防護(hù)、故障自主診斷和實(shí)時(shí)處理等系列系統(tǒng)級(jí)關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了包括等離子體放電穩(wěn)定性技術(shù)、高可靠空心陰極技術(shù)、放電室低削蝕技術(shù)、高效功率處理技術(shù)、微小流量分配控制技術(shù)、高純氙推進(jìn)劑加注等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。這為我國(guó)電推進(jìn)技術(shù)在后續(xù)型號(hào)上的應(yīng)用提供了非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)，將推動(dòng)地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星和深空探測(cè)的大發(fā)展。此次進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的電推進(jìn)系統(tǒng)，可以將南北位置保持的推進(jìn)劑總質(zhì)量降低到原來的1/10，能夠顯著改善衛(wèi)星系統(tǒng)的綜合性能，大大提高衛(wèi)星的有效載荷比，增加衛(wèi)星系統(tǒng)的壽命。目前，我國(guó)有多顆衛(wèi)星通過論證，都計(jì)劃采用電推進(jìn)系統(tǒng)，因此，對(duì)實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星的技術(shù)驗(yàn)證結(jié)果需求迫切。

實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星還首次突破全色多光譜小相機(jī)的“光、機(jī)、電、熱”的一體化設(shè)計(jì)、大視場(chǎng)小相對(duì)孔徑的全反式光學(xué)系統(tǒng)、全色多光譜時(shí)間延遲積分電荷-耦合器件（TDI-CCD）成像技術(shù)、輕型結(jié)構(gòu)材料制備等關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)性地解決了輕小型集成化全色/多光譜焦面探測(cè)器低噪聲成像電路的技術(shù)難題，通過采取一系列技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了輕小型集成化的技術(shù)要求，為今后研制更高性能的多光譜空間相機(jī)提供了技術(shù)解決途徑；在成像譜段數(shù)量、覆蓋寬度、動(dòng)態(tài)范圍、輕小型化等指標(biāo)方面，達(dá)到或超過了國(guó)內(nèi)外同類型的遙感相機(jī)，居于國(guó)際先進(jìn)水平。

實(shí)踐－9之所以采用兩顆衛(wèi)星進(jìn)行試驗(yàn)，一方面是因?yàn)閮深w衛(wèi)星各自承擔(dān)著一部分試驗(yàn)項(xiàng)目；另一方面是因?yàn)閮深w衛(wèi)星要聯(lián)合起來，共同驗(yàn)證在軌編隊(duì)飛行的關(guān)鍵技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，就是兩顆衛(wèi)星在太空分別向?qū)Ψ絺魉妥约旱奈恢眯畔?，然后按照?yán)格的幾何關(guān)系飛行。這項(xiàng)技術(shù)將主要應(yīng)用于立體觀測(cè)等對(duì)星座構(gòu)型有嚴(yán)格要求的應(yīng)用領(lǐng)域，通過兩顆衛(wèi)星的協(xié)同工作，起到“1+1＞2”的效果。這樣一來，一方面會(huì)提高觀測(cè)精度，另一方面也可以把地表目標(biāo)的高度等信息同時(shí)測(cè)量出來，獲得更豐富的應(yīng)用效果。實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星首次完成以干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR）為典型應(yīng)用背景的兩星編隊(duì)構(gòu)型，首次突破了星上自主分布實(shí)施面外面內(nèi)繞飛構(gòu)型建立技術(shù)、星上自主長(zhǎng)期穩(wěn)定繞飛構(gòu)型保持技術(shù)、準(zhǔn)垂直脈沖撤離技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

此外，此次任務(wù)將考核驗(yàn)證一批國(guó)產(chǎn)元器件的在軌工作情況，這將大大推動(dòng)國(guó)產(chǎn)元器件在衛(wèi)星上的應(yīng)用，打破國(guó)際壟斷局面。

這一批試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目，將有利于加速科研成果向工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化步伐，提高關(guān)鍵部組件、關(guān)鍵元器件的自主保障能力，解決衛(wèi)星長(zhǎng)壽命關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星“自主可控”化發(fā)展。

3 客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果為成功標(biāo)準(zhǔn)

一般應(yīng)用衛(wèi)星的壽命期和獲得的收益是成正比的，也就是說衛(wèi)星工作的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的收益就越高，衛(wèi)星的整個(gè)壽命期都是使用期。但新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星完成任務(wù)的標(biāo)志并不是壽命末期，而是完成試驗(yàn)任務(wù)、獲得客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果。

實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星在入軌之后，已經(jīng)開始進(jìn)行每一個(gè)試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目的評(píng)價(jià)任務(wù)?？陀^上講，新試驗(yàn)要驗(yàn)證的技術(shù)本來就是不成熟的，面臨的風(fēng)險(xiǎn)自然也相對(duì)較大?！拔覀冡槍?duì)這顆衛(wèi)星的質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一要求、重點(diǎn)關(guān)注，也就是說，對(duì)試驗(yàn)衛(wèi)星的平臺(tái)和試驗(yàn)項(xiàng)目提出相同的質(zhì)量可靠性要求，但對(duì)于那些風(fēng)險(xiǎn)較大的試驗(yàn)項(xiàng)目給予重點(diǎn)關(guān)注。”郭寶柱介紹說。

在衛(wèi)星發(fā)射成功之后，星載試驗(yàn)已經(jīng)在緊張有序地開展之中。每一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目都力求做到流程清晰、能力完備、責(zé)任落實(shí)、界面暢通、評(píng)價(jià)客觀準(zhǔn)確。在衛(wèi)星余下的壽命期里，除了對(duì)某些項(xiàng)目進(jìn)行長(zhǎng)期觀察，還可以有選擇性地開展一些新的試驗(yàn)。

實(shí)踐－9A、9B衛(wèi)星只是我國(guó)系列民用新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星的開端，在不久的將來，如果類似的試驗(yàn)衛(wèi)星能夠形成一種系列化的發(fā)展模式，將對(duì)我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展大有裨益。