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“精度+稳度” 北斗卫星为什么这么牛

发布时间:2017-11-20

中国独立自主研制的北斗三号组网卫星首发星于11月5日夜在西昌卫星发射中心腾空而起。记者采访相关专家,解读最新“上岗”的北斗三号组网卫星的两大“绝活”。

精度:与第三代GPS导航卫星看齐

中国第一、二颗北斗三号组网卫星由中国空间技术研究院抓总研制。精度是导航卫星的看家本领,要问北斗三号有多“精”?北斗卫星导航系统副总设计师谢军给出参照:与第三代GPS导航卫星及欧洲伽利略系统的设计指标看齐。

谢军说,北斗三号系统的定位精度较当前提升1至2倍、达到2.5米至5米水平。系统建成后,将为用户免费提供约10米精度的定位服务、每秒0.2米的测速服务。随着北斗地基增强系统的“加盟”,服务精度有望达到厘米级。

具体来说,铷原子钟在北斗三号组网卫星上负责提供时间基准,其稳定度直接关系着卫星的定位、测速和授时功能的精度。此次研制的新一代高精度铷原子钟的每天频率稳定度,较以往产品大幅提高,它直接推动北斗三号系统定位精度从原来的10米跨越到“米级”,测速和授时精度也将同步提高一个量级。

为解决境外卫星数据传输通道问题,研制团队攻克了星座星间链路技术,采取星间、星地传输功能一体化设计,实现卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通。这项“绝技”还能让卫星“兄弟”在太空中相互测距,自动“保持队型”。

稳度:北斗三号组网卫星的“维稳六招”

想要为全人类提供时间坐标和空间坐标,北斗卫星导航系统的连续性和稳定性十分重要。

北斗三号有“维稳六招”:在卫星元器件的选择上设置更高门槛;赋予卫星自主修复功能;软件检测进行更多保障;“软硬兼施”保证服务不中断;提高卫星抗干扰能力;科学加强卫星地面试验验证。

具体来看,安全体现在北斗三号组网卫星“长寿”。通过采取多项可靠性措施,卫星设计寿命超过10年,达到国际导航卫星的先进水平。

安全体现在北斗三号组网卫星“自律”,其控制分系统增加卫星至少60天的完全自主运行能力,使其减少对地面站的依赖,不仅降低系统的运行管理成本,即使地面测控站出现故障,在轨卫星仍然能够正常工作。

安全还体现在北斗三号与北斗二号的衔接。谢军说,早在北斗二号正式提供区域服务前,中国就已开始北斗三号系统的论证研制。因此,北斗三号实现了下行导航信号升级与改造等关键技术方面的突破,实现了与北斗二号下行导航信号的平稳过渡。

精度+稳度 卫星再升级

“要求高、任务难,就得解放思想、大胆创新。”中国空间技术研究院北京卫星制造厂工艺人员李昊的一句话,也是无数参与北斗工程的科研团队凝聚的共识。

北斗三号组网卫星的新意不胜枚举,比如首次尝试正样双星同时体验热真空试验考核,首次设定有效载荷系统在轨重构功能等,后续将配置稳定度为E-15量级的新研国产氢原子钟。

更难得的是,研制者们尝试改变生产模式,为卫星批量化生产铺平道路。他们将以往所有物料齐套后统一复合的生产方式“化整为零”,促成双星同步生产,还把热管产品研制生产周期缩短了一半以上。

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