中新網(wǎng)上海1月26日電 題：揭秘“陸探一號A星”太空自動駕駛：“時空重訪”以預測地質(zhì)災害
作者 鄭瑩瑩 馬帥莎 陳葆娟
北京時間1月26日，中國成功發(fā)射“陸地探測一號01組A星”(簡稱：陸探一號A星)，星上搭載了中國首個基于空間觀測的高精度地表微變形監(jiān)測雷達系統(tǒng)，這是一位極為挑剔的“乘客”，為此，中國航天科技集團八院姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)研制團隊賦予衛(wèi)星出色的“駕駛”技術(shù)。
“時空重訪”：地質(zhì)災害預測的前提
“陸地探測一號01組A星”衛(wèi)星副總設計師王文妍打了個比方：“姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)就是衛(wèi)星的駕駛系統(tǒng)，其如何設計完全取決于‘乘客’的個性化需求，有的‘乘客’需要拍攝地球某一部分的遠景圖像，這就需要姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)對得準、足夠穩(wěn)；有的‘乘客’喜歡拍特寫，這就需要姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)足夠靈活，始終不跟丟。對于陸地探測一號01組A星而言，‘乘客’最大的要求是能夠?qū)ε臄z目標點進行高精度的‘時空重訪’。”
“衛(wèi)星在地球軌道上進行不斷繞飛運動，所謂高精度‘時空重訪’是指衛(wèi)星經(jīng)過一個回歸周期后，能夠嚴格地回到初始目標點上空�！蓖跷腻f。她進一步解釋，這里的嚴格包括了時間、空間的雙重約束，這是“陸地探測一號01組A星”能夠完成地表形變監(jiān)測，從而支撐地質(zhì)災害預測的重要前提。
“太空車道”：從千米級到百米級的精度跨越
對于常規(guī)近地衛(wèi)星而言，軌道保持控制精度通常在幾千米到幾十千米之間，而“陸地探測一號01組A星”的控制精度由千米級提升至百米級，且約束條件由一維升級為三維。
衛(wèi)星在太空飛行，實際上也有一根“車道”，受到各種因素影響，“陸地探測一號01組A星”飛行軌跡會有上下左右的變化，形成的“車道”像是一個立體“管道”。
為了確保衛(wèi)星在飛行中盡量運行于規(guī)定的“管道”內(nèi)而不偏航，中國航天科技集團八院姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)團隊打造了以高精度管道導航與控制為核心的“自動駕駛系統(tǒng)”，讓“陸地探測一號01組A星”自主穩(wěn)定行駛。
“我們以目標參考軌道為中軸，以軌道控制精度要求為半徑而拉伸成的一個三維空間，外形就像一根管道，我們要將衛(wèi)星牢牢地控制在這個管道空間里�！痹撔l(wèi)星姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)主任設計師杜耀珂說。他表示，管道導航技術(shù)可以準確計算出衛(wèi)星“偏航”的時間與空間偏差，然后驅(qū)動“方向盤”(指：管道控制)以保證衛(wèi)星始終運行在預定的空間里。
據(jù)介紹，重復觀測時，陸地探測一號01組A星的衛(wèi)星軌道管道控制半徑可精確控制在350米以內(nèi)，達到國際先進水平。
“自動駕駛”：設定導航路線不偏航
研制團隊創(chuàng)新性地提出了基于“虛擬編隊飛行理論”的軌道控制方案，也就是將目標參考軌道當作“假想的主星”，讓陸地探測一號01組A星自主跟隨，賦予衛(wèi)星“自動駕駛”能力，而且“精打細算”地制定控制策略，盡量降低星載推進劑的消耗。據(jù)介紹，這樣的做法也是未來長壽命應用衛(wèi)星領域的一個重要發(fā)展趨勢。
主任設計師杜耀珂說，為了滿足任務需求，該衛(wèi)星預裝了一條回歸精度達到米級的目標參考軌道，也就是“導航路線”，指引衛(wèi)星準時、準確地到達預定地點。姿態(tài)軌道控制分系統(tǒng)的任務就是通過軌道保持控制技術(shù)，以保證衛(wèi)星在真實復雜的空間環(huán)境影響下，能夠始終嚴格按照“導航路線”駕駛，不偏航。(完)