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科技觀察:建設全球系統,北斗準備好了

2018-02-14 08:32 來源:科技日報網絡版 記者 付毅飛

  北斗三號第五、第六顆導航衛星從西昌升空進入軌道,以圓滿成功迎接農曆新年的來臨。

  從北斗一號雙星導航定位系統研製,到北斗二號服務亞太地區,再到北斗三號全球導航系統組網建設全速推進,近20年來,中國北斗彰顯著英勇善戰的品格和創新攀登的自信,為建設“世界的北斗”做好了準備。

  堅持自主創新打造卓越系統

  作為北斗導航“排頭兵”,中國航天科技集團五院北斗衛星團隊始終高舉自主創新旗幟,致力於打造高性能、高可靠、高效益北斗導航系統。

  星間鏈路是關係到北斗星座自主運行、高精度定軌與時間同步的關鍵技術。為攻破這一難題,北斗團隊開創性地提出了混合型新體制星間鏈路方案,形成了一系列具有自主知識産權的星間鏈路網絡協議和相關設計,攻克了空間相控陣天線技術難關。為讓星與星之間測距更精準,團隊在提高信號穩定性、提升原子鐘的精度等諸多方面進行了大量系統優化工作,在第十八、十九顆北斗導航試驗衛星上,成功驗證了星間測量和通信傳輸體制。

  北斗太空“手拉手”,向建立全球衛星導航系統邁進了一大步,大大提升了我國全球衛星導航系統的自主可控能力。

  快速組網密集發射是衛星導航工程建設的一大特點,直接入軌一箭多星發射,是解決快速組網的根本保證。2010年,北斗團隊研發出新一代適於直接入軌一箭多星發射的“全桁架式衛星平臺”,不僅為全球北斗衛星導航系統組網建設提供了保證,也為中國航天新增加了一個性能先進的衛星平臺。

  國産化率100%,命運由自己掌握

  關鍵元器件受制於人,曾長期制約中國航天的發展,必須把系統建設與發展的主動權掌握在自己手中。2009年起,五院就聯合國內多家單位,開展了行波管放大器等關鍵元器件國産化的技術攻關。

  行波管放大器是通信衛星的關鍵元器件,曾長期依賴國外進口。2014年,我國正在進行北斗三號試驗衛星研製時,外方突然通知,由於政府原因停止供貨。由於當時我國行波管放大器技術攻關已經取得了突破,北斗團隊果斷決定用國貨替代,避免衛星研製停擺。外方得知以後,急忙表示可以供貨,並把價格降低了一半。這讓北斗團隊堅定了走國産化道路的決心。

  推動國産化,必然要冒質量、進度等風險。為此北斗團隊不惜花超過一般衛星3倍多的時間,對國産部件反復進行驗證、測試、迭代。他們還研製了國産元器件使用應用驗證系統,建立了一套科學有效的倣真驗證方法和手段,形成了一整套比國外更加嚴格的標準方法。

  經過十多年艱苦努力,長期依靠進口的行波管放大器組件、微波開關、大功率電源控制器、動量輪組件、星敏感器等關鍵産品,已實現主、備份全部國産化,北斗三號衛星部件國産化率達到100%。

  “北斗智造”滿足密集組網需求

  建設全球衛星導航系統,對衛星批量生産能力是嚴峻的考驗。多年來,北斗團隊通過持續創新管理,用先進的方法、工具、手段優化研製模式,為北斗導航衛星批量研製、密集發射、快速組網做好了準備。

  在協同設計方面,北斗團隊圍繞總體、結構、熱控、載荷等專業,建立形成了統一的三維模型體系,形成了以整星骨架為系統級協同設計頂層依據、以模型和結構化數據為信息傳遞載體、以三維模型為設計輸出的協同設計模式,建立了導航衛星信息流數字化協同設計流程,打通了整星測試設計、實施和結果評價全流程的數字化鏈路。

  研製模式的有效轉變,北斗衛星進入了智慧智造的良性互動,鑄造一流的腳步愈發從容。目前,五院已具備年出廠10顆以上北斗衛星的總裝、總測和試驗能力。

編輯: 楊智明
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