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押运、发射......看“天拓五号”卫星“0失误”背后的故事

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“5、4、3、2、1,点火!起飞!”这串口令,赵勇并不陌生,但随着每个数字在酒泉卫星发射中心测控大厅响起,他的紧张便多一分。

正当大家一心关注着大屏幕上“长征二号丁”运载火箭点火、发射的实时画面时,作为此次发射火箭搭载卫星——“天拓五号”的总设计师赵勇,却紧盯着星箭分离的参数界面。“星箭分离成功,是火箭点火后衡量卫星是否发射成功的重要参考之一。”他解释道。

随着“星箭分离成功!”口令的下达,西安测控中心在短短几秒钟之后,便收到了来自“天拓五号”的遥感信号。这一刻,赵勇知道,卫星已经准确进入预定轨道,他悬着的心终于放了下来,10个多月来大家为了此刻的胜利而集智攻关的一幕幕,如电影画面一般在他脑海中一帧帧浮现……


攻坚克难  “0失误”破解难题

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去年9月初,空天科学学院“快速响应空间系统与技术”创新团队开始了“天拓五号”的研制。作为学校重大科技创新工程项目——“纳星集群飞行计划”的重要延续,可以说“天拓五号”自立项以来便备受瞩目。

就在紧锣密鼓的攻关冲刺中,疫情突然而至。科大人沉着应对,步伐没有因此放缓。

“那段时间,硬件部分已经制作完成,但软件的编码和调试大家一刻都不敢松懈。”杨磊是该卫星的副总设计师,在他看来,自己负责的各项工作任务中,难度系数五颗星的非星务软件莫属,“它是卫星的总调度,遥测数据的上传和下达,遥控指令的接收和执行等任务的下达,都有赖于它,可以说,星务软件就是卫星的‘大脑’。”

为了让这颗大脑逻辑缜密,毫不出错,团队成员根据疫情所带来的影响进行灵活动态科研,先是在疫情严重时在家中开辟小角落进行个人办公,待疫情缓解后进入学校开展集智攻关,“我们不知编写了多少程序、做了多少实验、测试了多少数据。”场景历历在目,杨磊很是感慨。

6月初,团队集结烟台,进行整星总装与测试,在这个过程中,团队逐一攻克了总装状态多、测试项目多、技术难度大等一系列难题。

由于“天拓五号”卫星电缆多且携带载荷射频信号种类繁多,为电磁兼容(EMC)带来极大的挑战。“团队团结协作,高水平地解决了电磁兼容难题,在疫情面前,冲破重重考验,按期升空入轨。”该卫星副总设计师陈利虎说。


卫星“保镖”  “0失误”押运

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山叠峰,路漫漫。赵勇坐在车上,凝望着眼前不断延伸的笔直道路,开始和战友体验另类版的“速度与激情”——从烟台押运卫星至酒泉卫星发射中心,这也是卫星出厂到交接发射厂房中的重要一环。在这顺利交接的背后,有着团队成员如同“保镖”一般的全程守护。

何时发车、何时抵达、路经哪里、停靠多久、车速多少……在启程之前,这些看似平常的小事,都需要事无巨细进行周全的安排。

“可以说,我们做了万全的准备,一行12人,6名司机,6名技术人员,以保障卫星的安全抵达。”赵勇告诉记者,租用的卫星运输车辆曾多次走过这条路线,对路况等较为熟悉,“卫星的包装箱还可以对箱内的卫星所需的湿度、温度以及震动环境进行实时监控,了解卫星在长途运输途中的状态。”

“前面有减速带,注意车速。”要想卫星顺利抵达酒泉,大家一路上最为关注的便是运输车辆震动的问题——震动加速度必须控制在一个G以内。遇上减速带或者地面有坑洼等情况,只能将速度降至每小时10公里甚至5公里,通过控制车速来影响路面带来的不平衡所造成的震动。

不仅如此,每到一个地方,团队成员都会轮流查看数据,对包装箱内的卫星进行监测,查看是否存在异常。“白天一般是行驶3-4小时后派人查看,晚上则是两小时一排班。”赵勇说道。

从渤海之滨到大漠戈壁,从齐鲁温热到西北秋爽……一路西行,经过四天三夜,团队在8月3日下午顺利抵达酒泉,交付卫星。


一个手势  “0失误”发射

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随着8月23日发射时间的日益临近,整星调试依旧继续进行着。从“天拓一号”发射至今,团队创造了“0失误”的优异成绩,但一次成功不代表次次成功,这次成功不代表下次成功。他们时常告诫自己,每一次都必须“从零开始”。

在“天拓五号”发射前,卫星已经进入厂房时,团队却发现系统载荷信号出现干扰障碍。“干扰源在哪里?”团队连夜拆除天线用频谱仪定位干扰源,发现是应答机工作模式与载荷数据接收系统工作模式设置出现了问题,经过一番调试,问题当即解决。

在团队看来,地面测试就要暴露问题,暴露越多,上天后卫星就越安全。正是秉持这样的理念,8月23日,“天拓五号”迎来了自己的高光时刻——发射圆满成功。

10时27分04秒,火箭发射;

10时39分35秒,星箭分离;

10时39分38秒,接收到卫星遥测信号。

在千里之外的西安测控中心,第一时间传来了卫星发射成功的消息。赵勇握着电话的手轻轻有些颤抖,他立即起身向校首长报告这一喜讯,但此时,千言万语如鲠在喉,不善表达的他只是举起了自己的右手,作了一个“OK”的手势,一时间,测控大厅掌声、欢呼声四起。

“卫星上天还仅仅只是开始。”收起兴奋与喜悦,团队成员马不停蹄赶往西安进行飞行试验,调整卫星飞行姿态、接受载荷数据……

目前,“天拓五号”在报文通信功能上更有了新突破,AIS载荷通信能力是“天拓三号”的10倍,每天双机可接受80万报文;ADS-B载荷通信能力是“天拓三号”的10倍,每天双机可接受340万报文,达到国内微纳卫星载荷最高水平,将对船舶、航空器、浮标级物联网等信息采集新技术进行试验验证。