測(cè)控中的近地軌道衛(wèi)星SEL事件分析及操控

李 強(qiáng)，徐冰霖，王大鵬，李會(huì)鋒，朱 俊，張寶輝，曹繼宏，王星宇，張國(guó)云，祝 彥，習(xí) 斌，張 閃

（1. 航天器在軌故障診斷與維修重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2. 西安衛(wèi)星測(cè)控中心：西安 710043）

0 引言

低地球軌道衛(wèi)星在軌運(yùn)行中，幾乎都會(huì)面臨空間環(huán)境[1-2]特別是內(nèi)輻射帶影響?？臻g帶電粒子輻射在微電子器件中引起材料電離或產(chǎn)生位移，形成累積輻射效應(yīng)以及瞬時(shí)輻射效應(yīng)[3-4]，后者主要表現(xiàn)為各種不同類(lèi)型單粒子效應(yīng)（SEE），例如單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）、單粒子鎖定（SEL）、單粒子燒毀（SEB）等。在當(dāng)前的低軌衛(wèi)星管理中，由SEU與SEL引起的各種故障和異常的處理與維護(hù)最為常見(jiàn)，而累積輻射效應(yīng)下的器件性能衰退、衛(wèi)星老化[5]等相關(guān)處理與維護(hù)工作則在其次。對(duì)于SEL的相關(guān)研究工作，多集中在SEL發(fā)生機(jī)理、危害減緩或抑制、地面測(cè)試與檢驗(yàn)等方面。文獻(xiàn)[6]使用器件模擬方法，探究了180 nm體硅工藝下互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）反相器的SEL敏感性關(guān)鍵因素，發(fā)現(xiàn)CMOS電路不同位置的單粒子鎖定事件響應(yīng)差別很大，電路存在鎖定敏感區(qū)域。文獻(xiàn)[7]則開(kāi)展了90 nm CMOS靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）的SEU和SEL效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為P/N阱電勢(shì)塌陷效應(yīng)是導(dǎo)致器件出現(xiàn)SEL傳播效應(yīng)的內(nèi)在物理機(jī)制。文獻(xiàn)[8]研究了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）的SEL敏感性，指出了FinFET的立體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致其對(duì)SEL更加敏感。文獻(xiàn)[9]報(bào)道了歐洲原子核研究委員會(huì)針對(duì)商業(yè)器件和微納衛(wèi)星的SEL測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為SRAM器件仍然是SEL影響下的關(guān)注重點(diǎn)。以上SEL相關(guān)研究工作多集中在地面進(jìn)行，對(duì)于在軌驗(yàn)證與應(yīng)對(duì)處理的內(nèi)容提及較少。雖然大多數(shù)研究、測(cè)試結(jié)果都支持器件發(fā)生SEU的概率要比SEL的高，但在某些情形特別是復(fù)雜空間環(huán)境影響下，會(huì)出現(xiàn)單器件SEL頻發(fā)的現(xiàn)象。與SEU相比較，SEL發(fā)生后不僅可能影響器件、插板、系統(tǒng)等的穩(wěn)定運(yùn)行，其產(chǎn)生的大電流與升溫還常常帶來(lái)次生影響（在器件延壽、降級(jí)、老化等特殊應(yīng)用場(chǎng)合，次生影響有時(shí)可能更為嚴(yán)重，極端時(shí)甚至可能導(dǎo)致任務(wù)失敗）。因此，器件發(fā)生SEL后帶來(lái)的危害程度往往高于SEU發(fā)生后的情形，在測(cè)控中需要重點(diǎn)關(guān)注。在當(dāng)前大數(shù)量衛(wèi)星集中監(jiān)控下，做好SEL頻發(fā)衛(wèi)星的管理與維護(hù)始終是測(cè)控工程師的一項(xiàng)重要工作。

本文以某衛(wèi)星在軌測(cè)控為例，分析其頻發(fā)SEL事件的時(shí)空特征，討論應(yīng)對(duì)措施，以期提升衛(wèi)星長(zhǎng)期管理水平。

1 軌道環(huán)境與器件SEL電流、溫度

某太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星軌道高度約665 km（近圓軌道），降交點(diǎn)地方時(shí)在06:30 AM附近，設(shè)計(jì)壽命為1年（截至2018年9月，已超期服役4年多），采用三軸穩(wěn)定、零動(dòng)量控制方式。衛(wèi)星入軌以來(lái)的軌道高度、傾角、光照角（這里將其定義為地–日矢量與太陽(yáng)電池陣法線的夾角）、降交點(diǎn)地方時(shí)（LTDN）變化如圖1所示，其中橫坐標(biāo)為約簡(jiǎn)儒略日（MJD）。

圖1 某太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星軌道參數(shù)變化Fig. 1 Variations of orbital parameters of an SSO satellite

由圖1可見(jiàn)，衛(wèi)星在軌期間未進(jìn)行過(guò)軌道控制，半長(zhǎng)軸在大氣阻尼[10-11]作用下緩慢衰減近3.12 km，平均衰減率略高于1.88 m/d；在早期約1.5年時(shí)間里，軌道衰減相對(duì)較快，共衰減約1.92 km，平均衰減率約3.60 m/d；后期衰減明顯降速，共衰減約1.20 km，平均衰減率約1.07 m/d。低軌衛(wèi)星軌道高度變化受到太陽(yáng)活動(dòng)調(diào)制相對(duì)明顯[10]：在太陽(yáng)活動(dòng)高年，軌道衰減相對(duì)劇烈；而在太陽(yáng)活動(dòng)低年，軌道衰減則相對(duì)緩慢。

傾角變化主要受到太陽(yáng)攝動(dòng)影響，具有年周期變化規(guī)律。從極值變化來(lái)看，傾角一直呈振蕩減小趨勢(shì)，但目前可能已經(jīng)接近谷底，后期可能開(kāi)始振蕩上升。

光照角同樣有年周期變化規(guī)律。從極值變化可知，光照角緩慢下降段已經(jīng)結(jié)束，正在逐漸變大過(guò)程之中。盡管如此，衛(wèi)星在軌期間，光照角整體上變化較小，這樣也有利于晨昏軌道衛(wèi)星良好光照與光能輸入的保持。

降交點(diǎn)地方時(shí)變化也有年周期規(guī)律，入軌早期的初值接近07:00 AM，隨后一直振蕩變小，現(xiàn)在已經(jīng)下行至06:00 AM附近；后續(xù)可能還會(huì)進(jìn)一步朝05:00 AM方向減小至谷底，然后再緩慢回升。相關(guān)軌道攝動(dòng)分析可參見(jiàn)文獻(xiàn)[12-13]。

衛(wèi)星在軌期間，有一例行維護(hù)工作。衛(wèi)星某器件因?yàn)镾EL效應(yīng)影響，其工作電流與溫度經(jīng)常超出正常范圍，如圖2所示（圖中橫坐標(biāo)為積秒，以任一日零點(diǎn)為起點(diǎn)累積計(jì)時(shí)，至次日零點(diǎn)結(jié)束，單位為s）。

圖2 某器件發(fā)生SEL期間電流與溫度變化Fig. 2 Current and temperature changes of a certain device during SELs

遙測(cè)顯示，器件電流正常值約為0.21 A，出現(xiàn)異常后，電流上升至0.59 A左右，增加約2倍；器件溫度逐漸上升，最高值在80 ℃附近，相對(duì)于正常在軌溫度（40～50 ℃）升幅超過(guò)30 ℃。較大幅度的電流突然躍升與溫度升高基本與器件SEL效應(yīng)下的特征相符合，可以判斷該異常為SEL效應(yīng)導(dǎo)致。此外，升溫與降溫的時(shí)間相對(duì)于電流而言，都要長(zhǎng)一些；電流躍變時(shí)間很短（基本小于1 s），遙測(cè)采樣難以監(jiān)測(cè)其過(guò)程；而溫度升、降的時(shí)長(zhǎng)一般在1800 s以上，但與SEL事件出現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)以及處理時(shí)機(jī)也有關(guān)系：SEL事件的時(shí)長(zhǎng)越短、處理越快，則溫變時(shí)長(zhǎng)越短。

2 SEL事件分析

2.1 SEL 事件的星下點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)

根據(jù)電流出現(xiàn)躍變的時(shí)間和軌道根數(shù)[3]，可以計(jì)算得到SEL效應(yīng)發(fā)生時(shí)刻對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星星下點(diǎn)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到某衛(wèi)星在軌以來(lái)的SEL事件星下點(diǎn)分布如圖3所示。圖中等值線為665 km高度處的地磁場(chǎng)強(qiáng)度，nT。

圖3 某衛(wèi)星SEL事件星下點(diǎn)分布Fig. 3 Sub-satellite points related with SELs on the geomagnetic contour map

由圖3可見(jiàn)，SEL事件的星下點(diǎn)數(shù)據(jù)共有236個(gè)，其分布具有明顯的地域特征：在南大西洋區(qū)域發(fā)生次數(shù)最多、最密集，這一區(qū)域也經(jīng)常被稱之為南大西洋異常（South Atlantic Anomaly, SAA）區(qū)域[14]，共發(fā)生120起；發(fā)生在南、北兩極區(qū)域的SEL次數(shù)次之，共78起；其他區(qū)域的相對(duì)較少，分布也稀疏，共38起；三者之間的比例大致為3∶2∶1。

顯然，SEL事件的空域分布與地磁場(chǎng)的分布有關(guān)聯(lián)。因?yàn)榇泡S與地軸不重合，地磁場(chǎng)的空間分布不對(duì)稱，在SAA區(qū)域的分布相對(duì)較弱。在SAA區(qū)域的高能粒子相對(duì)較多，成為航天器單粒子事件的多發(fā)區(qū)域。

文獻(xiàn)[15]給出了早期美國(guó)航天飛機(jī)SEU事件的星下點(diǎn)分布圖，文獻(xiàn)[3]則給出了最近的國(guó)際空間站的SEU事件數(shù)據(jù)。應(yīng)該指出，航天飛機(jī)與國(guó)際空間站因?yàn)檐壍纼A角的關(guān)系，其SEU事件星下點(diǎn)分布不涉及高緯度的極地區(qū)域，而圖3包括極地區(qū)域。盡管如此，單粒子事件星下點(diǎn)分布在SAA區(qū)域最為密集這一特征相同。另外，文獻(xiàn)[3, 15]給出的是SEU數(shù)據(jù)，圖3給出的是SEL數(shù)據(jù)，樣本在不同區(qū)域的分布比例存在明顯差別。

一般認(rèn)為，在SAA區(qū)域的單粒子事件主要由地球輻射帶高能質(zhì)子作用產(chǎn)生；而極地區(qū)域由于極冠吸收[16]原因，各種高能粒子聚集較多，使得這一區(qū)域也成為單粒子事件的重災(zāi)區(qū)（極區(qū)主要是由于地磁截止剛度較低，能量較低的太陽(yáng)宇宙射線和銀河宇宙射線也可進(jìn)入這個(gè)區(qū)域）；而其他區(qū)域，一般認(rèn)為是銀河宇宙射線[17]（GCR）作用導(dǎo)致單粒子事件發(fā)生。關(guān)于空間環(huán)境單粒子效應(yīng)作用機(jī)理，還可參見(jiàn)文獻(xiàn)[3, 17]。文獻(xiàn)[3]同時(shí)也指出，低軌道空間的SEU與SEL事件多為空間高能質(zhì)子所致。

2.2 SEL 事件的時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)SEL事件的發(fā)生時(shí)刻分布，數(shù)據(jù)起止時(shí)刻對(duì)應(yīng)MJD值為4975與6735。衛(wèi)星的平均SEL事件發(fā)生率略高于0.134 d-1。比較而言，衛(wèi)星在軌前期的事件相對(duì)稀疏，其中尤以MJD值5250和5750前后最為明顯；而后期則相對(duì)密集，其情形在MJD值6150和6550附近相對(duì)較多。為便于敘述，后續(xù)在討論衛(wèi)星在軌前期與后期時(shí)，以MJD值5850為界。前期共發(fā)生了SEL事件90起，發(fā)生率不足0.103 d-1；后期共發(fā)生SEL事件146起，發(fā)生率約為0.165 d-1，后期的發(fā)生率比前期的高約60%。

圖4為相鄰SEL事件之間的時(shí)間間隔，這里將第1起SEL事件的時(shí)間間隔定義為0?？梢钥闯觯g隔極大值為35.514 d，極小值為0.174 d（不考慮第1個(gè)數(shù)值0）?？梢钥闯?，低值的時(shí)間間隔在后期相對(duì)密集。

圖4 SEL事件時(shí)間間隔Fig. 4 SEL event time interval

采用動(dòng)態(tài)計(jì)算方法（即累計(jì)數(shù)據(jù)值除以累計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)）得到SEL事件平均的時(shí)間間隔曲線（見(jiàn)圖5），極大值為10 d，發(fā)生在前期；極小值為2 d（不考慮第1個(gè)數(shù)值0），也發(fā)生在前期（第2個(gè)數(shù)值）。極小值發(fā)生在前期的原因是此時(shí)數(shù)據(jù)樣本太小。實(shí)際上，從長(zhǎng)期變化趨勢(shì)來(lái)看，前期平均值相對(duì)較大，后期相對(duì)較小。

圖5 SEL事件平均時(shí)間間隔Fig. 5 Average time interval of SEL events

圖6為SEL事件月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：極大值為8，共有2個(gè)月份，均在后期出現(xiàn)；極小值為1，共計(jì)4個(gè)月份，均在前期出現(xiàn)；前期月均發(fā)生3次，后期月均發(fā)生接近5次（4.867次）。

圖6 SEL事件逐月統(tǒng)計(jì)Fig. 6 Monthly statistics of SELs

圖7所示為表征太陽(yáng)活動(dòng)的F10.7曲線[18]。顯然，前期太陽(yáng)活動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)，后期則相對(duì)較弱或者平靜。與圖4～圖6對(duì)比（衛(wèi)星在軌前期發(fā)生的SEL事件相對(duì)較多，后期相對(duì)較少），SEL事件發(fā)生頻度與太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱呈負(fù)相關(guān)特性[19]：太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)，事件頻度低；太陽(yáng)活動(dòng)弱，事件頻度高。

圖7 太陽(yáng)F10.7曲線Fig. 7 Solar F10.7 curve

此外，地面的中子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可用來(lái)表征宇宙射線變化[20-21]，其變化規(guī)律大致與F10.7呈負(fù)相關(guān)?？梢酝茰y(cè)，中子監(jiān)測(cè)曲線在高位時(shí)SEL事件發(fā)生較多，而在低位時(shí)SEL事件發(fā)生相對(duì)較少，即SEL事件發(fā)生頻度與中子監(jiān)測(cè)曲線呈正相關(guān)特性。

圖8為SEL事件累月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果，圖8(a)為總量數(shù)據(jù)、圖8(b)為均值數(shù)據(jù)：前者是按照不同月份分別統(tǒng)計(jì)得到，后者是在前者基礎(chǔ)上的平均。例如，圖6中的1月份共出現(xiàn)5次，對(duì)應(yīng)的SEL事件次數(shù)為 2、6、6、4、7，則總量為 25 次，對(duì)應(yīng)均值為每月發(fā)生5次。圖8數(shù)據(jù)表明，總量極大值為31次（發(fā)生在12月份），極小值為9次（發(fā)生在7月份）；均值極大值為每月6.2次（發(fā)生在12月份），極小值為每月2.25次（發(fā)生在7月份）。

圖8 SEL事件累月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Fig. 8 Cumulative monthly statistics of SELs

顯然，12月份可看成是SEL事件高發(fā)期，而7月份則為低發(fā)期?；蛞?2月前后，地球處在近日點(diǎn)附近，衛(wèi)星距離太陽(yáng)相對(duì)較近，太陽(yáng)活動(dòng)作用明顯，故SEL事件多發(fā)；而在7月前后，地球處在遠(yuǎn)日點(diǎn)，則反之。但是，近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)在周日運(yùn)動(dòng)中的時(shí)期相對(duì)較短，屬于年周內(nèi)的短時(shí)段。而圖4～圖6的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)則是在年周期之上的分析結(jié)果，與遠(yuǎn)、近點(diǎn)分析有所不同。

綜合圖4～圖8的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為：從長(zhǎng)期來(lái)看，宇宙射線對(duì)SEL事件有重要影響；從短期來(lái)看，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)SEL也有重要影響。二者間的關(guān)系類(lèi)似于圖1中的傾角、LTDN的變化規(guī)律所示：既有短期的年周期變化，又有長(zhǎng)期變化（這在圖6中其實(shí)已有一定程度展示）。

相比較而言，長(zhǎng)期性影響處于主要地位，即宇宙射線影響更大。但是，宇宙射線影響大的原因?qū)嶋H上是太陽(yáng)活動(dòng)相對(duì)減弱導(dǎo)致（參見(jiàn)圖6～圖7）。因此，從根本上來(lái)說(shuō)，SEL事件發(fā)生頻度受太陽(yáng)活動(dòng)調(diào)制。

從傳統(tǒng)的季節(jié)劃分來(lái)看，SEL事件在各季節(jié)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖9所示。統(tǒng)計(jì)的極大值為20，發(fā)生在2017年夏季；極小值為6，發(fā)生在2014年秋季；平均每個(gè)季節(jié)發(fā)生次數(shù)約為11.24?？梢钥闯?，在季節(jié)統(tǒng)計(jì)上，夏季的SEL事件相對(duì)較多。這與圖8中的數(shù)據(jù)似乎有一些抵觸。實(shí)際上，如果按照近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)為參考進(jìn)行季節(jié)劃分，即3月—5月為春季、6月—8月為夏季、9月—11月為秋季，余下的為冬季，可得到不同的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。以上劃分的考慮主要以遠(yuǎn)日點(diǎn)、近日點(diǎn)所在月份（7月與1月）為參考。

圖9 SEL事件季節(jié)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Fig. 9 Quarterly statistics of SELs

參考圖8的月份平均數(shù)據(jù)，這里將傳統(tǒng)季節(jié)劃分、至點(diǎn)季節(jié)劃分（按照習(xí)慣，這里將遠(yuǎn)日點(diǎn)、近日點(diǎn)仍稱為至點(diǎn)，但實(shí)際上不是一回事）下的月均數(shù)據(jù)累加后進(jìn)行比較，如圖10所示?？梢钥闯?，傳統(tǒng)季節(jié)劃分下，極大值為13.2，發(fā)生在春季；極小值為9.45，發(fā)生在秋季。這樣，春、秋兩季成為峰、谷標(biāo)志季。而且，各季節(jié)之間的數(shù)值差別并不明顯，最大差值為3.75。而在至點(diǎn)季節(jié)劃分下，極大值為14.8，發(fā)生在冬季；極小值為8.25，發(fā)生在夏季。顯然，冬、夏兩季成為峰、谷標(biāo)志。而且，季節(jié)之間的差別更加明顯，最大差值為6.55（約為傳統(tǒng)季節(jié)劃分的1.75倍）。

圖10 SEL事件季節(jié)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)平均Fig. 10 Averaged quarterly statistics of SELs

顯然，至點(diǎn)劃分季節(jié)下的結(jié)果與圖8的結(jié)果及分析更相符一些，這也說(shuō)明在近日點(diǎn)附近（地球公轉(zhuǎn)速度也慢一些），太陽(yáng)輻射對(duì)于SEL事件的影響可能更加明顯。另外，春季的SEL事件也比較多（僅次于冬季），說(shuō)明太陽(yáng)輻射影響可能有延遲性或者積累性；而秋季數(shù)據(jù)處于第3位且與春季數(shù)據(jù)差值（3.4次）相對(duì)明顯，表明器件在SEL效應(yīng)方面可能具有一定的逆退火特性。

圖11為 SEL事件年統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2013年—2018年的 SEL 事件次數(shù)為 19、34、37、60、60、26。因?yàn)轭^尾2個(gè)年份中所包含的月份并不完整，在這里只考慮比較2014年—2017年的數(shù)據(jù)：前2年發(fā)生較少，一共71次，年均為35.5次；后2年相對(duì)較多，共120次，年均60次；后者比前者高約69%。這一結(jié)果與圖7的F10.7曲線呈負(fù)相關(guān)，再次說(shuō)明SEL事件發(fā)生的長(zhǎng)期特性受到宇宙射線影響。

圖11 SEL事件年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Fig. 11 Annual statistics of SELs

3 遙控作業(yè)設(shè)計(jì)及處理

針對(duì)SEL事件影響，測(cè)控中需要給出快速、有效的處理措施，主要采用遙控作業(yè)運(yùn)行的自動(dòng)操控來(lái)實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[22-23]利用航天器控制語(yǔ)言設(shè)計(jì)了遙控操作平臺(tái)與作業(yè)操作模式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器的透明控制；文獻(xiàn)[24]抽象出一種航天器控制高級(jí)語(yǔ)言并應(yīng)用于上行操控，可實(shí)現(xiàn)遙控任務(wù)過(guò)程自動(dòng)化；文獻(xiàn)[25]將模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用于遙控作業(yè)編寫(xiě)，可提高作業(yè)生成效率。本文同樣采用模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行遙控作業(yè)編寫(xiě)，分為SEL事件識(shí)別與處理2個(gè)模塊。

參考圖2中的電流與溫度數(shù)據(jù)，采用中值法進(jìn)行事件判讀與識(shí)別；同時(shí)考慮到溫度遙測(cè)數(shù)據(jù)的更新周期相對(duì)較長(zhǎng)，主要采用電流數(shù)據(jù)進(jìn)行判別：當(dāng)電流大于0.40 A時(shí)，即認(rèn)為器件發(fā)生SEL事件有效1次；連續(xù)采集10次，如果出現(xiàn)3次或者3次以上有效，則確認(rèn)SEL事件發(fā)生，作業(yè)轉(zhuǎn)入處理模塊。在作業(yè)處理模塊中，主要是進(jìn)行器件斷電、加電操控；完畢后，自動(dòng)退出模塊，進(jìn)行其他測(cè)控事件處理。

4 操控檢驗(yàn)

以2018年8月的后5次SEL事件處理為例，表1給出了遙控作業(yè)的處理時(shí)長(zhǎng)以及器件對(duì)應(yīng)電流變化：識(shí)別模塊的平均工作時(shí)長(zhǎng)為62.0 s，均方差約為1.6 s；操控時(shí)長(zhǎng)平均為68.0 s，均方差約為0.7 s；控前電流均值為0.60 A，均方差在mA量級(jí)；控后電流均值為0.20 A，均方差也在mA量級(jí)。

表1 SEL 事件操控統(tǒng)計(jì)Table 1 Operation statistics of SELs

整個(gè)SEL事件自動(dòng)處理過(guò)程耗時(shí)平均在130 s，以有效的測(cè)控窗口時(shí)長(zhǎng)（參見(jiàn)圖1的半長(zhǎng)軸）為8 min計(jì)，SEL事件操控占用率為27%，比例稍大，但并未對(duì)其他測(cè)控事件造成影響。后續(xù)如果需要改進(jìn)，可考慮“5取2”規(guī)則進(jìn)行電流遙測(cè)數(shù)據(jù)的判讀與識(shí)別，以適當(dāng)壓縮判別時(shí)間。

圖12為表1中最后一組操控對(duì)應(yīng)的電流與溫度遙測(cè)數(shù)據(jù)。顯然，操控在電流下降沿附近進(jìn)行。與圖2中的數(shù)據(jù)相比，閂鎖電流與工作電流基本保持一致；但是閂鎖期間溫度出現(xiàn)明顯下降，這說(shuō)明閂鎖雖然造成升溫，但是具體的溫度升幅并不固定，還應(yīng)視器件工作環(huán)境而定，如周?chē)骷ぷ鳒囟纫约凹竟?jié)、光照、老化、熱控涂層性能下降等變化。

圖12 操控中的器件電流與溫度遙測(cè)數(shù)據(jù)Fig. 12 Telemetered current and temperature of the device in the operation

后續(xù)，隨著衛(wèi)星在軌服役時(shí)間增加，空間環(huán)境以及老化等因素影響也會(huì)加劇，進(jìn)一步做好SEL事件處理工作特別是其次生影響的防范工作尤為重要。這需要關(guān)聯(lián)其他器件以及參數(shù)進(jìn)行遙測(cè)分析、評(píng)估，但傳統(tǒng)的門(mén)限以及規(guī)則等遙測(cè)診斷方法[26]可能不太適應(yīng)較為特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是特殊事件約束下的延壽應(yīng)用，需進(jìn)一步考慮其他遙測(cè)分析、處理技術(shù)，例如動(dòng)態(tài)分析、估計(jì)與預(yù)測(cè)等。

5 結(jié)論及建議

對(duì)低軌衛(wèi)星單器件SEL事件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論：

1）SEL事件星下點(diǎn)地域分布特征相當(dāng)明顯，在南大西洋區(qū)域發(fā)生頻率最高，在南、北兩極高緯度區(qū)域次之，其他區(qū)域相對(duì)較少，三者間比例大致為 3∶2∶1。

2）SEL事件的發(fā)生在時(shí)域上具有長(zhǎng)期性和年周期性變化規(guī)律：長(zhǎng)期性表現(xiàn)在太陽(yáng)活動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，宇宙射線對(duì)衛(wèi)星影響減弱，器件的SEL事件相對(duì)減少，而當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)較弱時(shí)則情況相反；年周期性表現(xiàn)在地球處于近日點(diǎn)附近時(shí)，太陽(yáng)輻射影響較強(qiáng)，SEL事件相對(duì)增多，而在遠(yuǎn)日點(diǎn)附近時(shí)則情形相反；比較而言，長(zhǎng)期性影響更大一些；同時(shí)，長(zhǎng)期性和年周期性變化均受太陽(yáng)活動(dòng)調(diào)制。

3）采用模塊化方式設(shè)計(jì)遙控作業(yè)，進(jìn)行SEL事件自動(dòng)操控處理，平均耗時(shí)約130 s。

后期工作需結(jié)合器件參數(shù)例如LET（線性能量傳遞）閾值與飽和截面、環(huán)境探測(cè)數(shù)據(jù)例如“風(fēng)云”與GOES等氣象衛(wèi)星的高能粒子數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的理論分析計(jì)算，得出更加深入準(zhǔn)確的規(guī)律，為衛(wèi)星應(yīng)對(duì)SEL提供依據(jù)。