世紀之星風雲三号?新京報訊（記者 馮雅君）7月5日上午，風雲三号03批氣象衛星的首發星“黎明星”風雲三号E星在酒泉發射中心成功發射，我來為大家科普一下關于世紀之星風雲三号?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

世紀之星風雲三号

新京報訊（記者 馮雅君）7月5日上午，風雲三号03批氣象衛星的首發星“黎明星”風雲三号E星在酒泉發射中心成功發射。

作為全球首顆民用晨昏軌道氣象衛星，“黎明星”風雲三号E星備受各國氣象專家關注。為保障風雲三号E星在運行和使用上的全新需求，中國航天科技集團八院各所在前期技術基礎上，作了多項适應性創新更改。

比如控制所為E星平台打造了一名确保穩定駕駛的“金牌司機”；電子所在“公路”上合理再分配了保障車輛快速高效到達目的地的“加油站”；811所則升級供電模式，滿足衛星獨特的用電需求……

“乘客”調皮也不怕，旋轉擺動都能穩

作為一顆晨昏軌道氣象衛星，風雲三号E星始終運行在地球的晨昏線上，并通過星上載荷——各種儀器設備對地球進行氣象觀測。姿軌控分系統就好比衛星的司機，要穩定地駕駛衛星運行在任務軌道上；載荷則好比乘客，用相機不停地對地球進行拍照，因此需要衛星運行得足夠穩。

但不同載荷有不同的工作方式，有的保持靜止推掃成像，有的做左右擺動掃描，還有的則會做往複旋轉運動，這些不同頻率的運動都會影響衛星的姿态。此外，姿軌控分系統的測量單機和執行機構，如紅外地平儀、高速旋轉的偏置動量輪等，在工作時也會對衛星姿态産生一定影響。

據了解，風雲三号E星安裝有10餘種有效載荷，活動部件多達32個，是目前所有風雲衛星裡活動部件最多的，這對衛星平台的高穩定度控制是極大挑戰。

“如此多的活動部件，不僅會對衛星姿态控制産生幹擾，還很容易激發太陽電池陣的撓性振動。這就好比乘客是一群調皮好動的孩子，他們在衛星上又蹦又跳，不停轉圈，偶爾還拽拽司機的胳膊，非常考驗司機的駕駛水平。”姿軌控主任設計師劉剛笑着說道。

為此，風雲三号E星姿軌控分系統在繼承風雲三号D星主體技術方案的基礎上，采用了穩态偏置動量三軸輪控的主動控制，以長期保持穩定的三軸對地定向姿态。同時，采用雙星敏感器姿态确定方案，并改進了控制算法，加入了參數自适應調整功能，在進一步提高姿态确定和姿态控制精度的同時，規避太陽電池陣的撓性振動，使衛星能夠始終保持較高的姿态穩定度。

限量“加油站”合理再分配，智解“限速難題”

如果說寶貴的載荷數據是衛星“大腦”的重要“神經元信号”，那麼數傳終端機就是“大腦”的重要記憶中樞，主要負責載荷“神經元信号”的存儲、維護和下傳。

由于風雲三号E星需要進行全球天氣雲圖探測，而衛星在我國上空飛行時間僅為21分鐘左右，因此大量的境外載荷數據需要被完好地記錄于衛星内部數傳終端機中，待衛星飛回國内上空時高速下傳至地面站。

相比風雲三号02批，風雲三号E星載荷精度提高了，導緻需要存儲載荷的數量大幅增加，為了保證天氣預報的時效性，隻有提升下傳速率才能在有限的時間内快速傳回全球雲圖。

因此，風雲三号E星的對地傳輸速率較風雲三号02批衛星整整翻了一倍。

這對E星的數傳終端機的存儲設計難度提出了更高要求。此前，受限于反熔絲FPGA（可編程邏輯門陣列）的特殊工藝和資源有限的影響，數傳終端機從未跑過百兆級的時鐘頻率。

據了解，FPGA芯片中密密麻麻的時序路徑就像是一條條錯綜複雜的公路，這些公路中既包括中長途的高速公路，也包括短途的城鄉公路。而FPGA中的每一個寄存器，都是公路“加油站”。

對于特殊的反熔絲FPGA來說，可供“加油站”的數量非常有限，而根據衛星功能需求，我們需要在“公路”上行車的“信号車”卻很多，很容易出現“加油站”在每條路徑上分配不協調，進而導緻“信号車”無法快速高效到達目的地。

中國航天科技集團八院電子所的年輕設計師朱迪在主任設計師王敏琪的指導下，從零開始摸索反熔絲設計，攻關該“限速難題”。研制團隊将限量的“加油站”在“公路”上進行了合理再分配，讓每條關鍵道路擁有最豐富的“加油站”資源，從而大大提高了信号的“行車”速度，成功解決了高速時序設計與反熔絲自身延遲大之間的問題，并在E星數傳終端機上得到了應用和驗證。

升級供電模式杜絕能源告急

作為全球首顆民用晨昏軌道氣象衛星，風雲三号E星的軌道特性決定了其電源分系統與風雲家族中的其他衛星不同。

風雲三号E星的太陽帆闆會“永遠跟着太陽走”，一年将有9個月處于全光照期。而在每年的5月到7月，衛星進入光照陰影循環工作周期，并且會遇上“模糊陰影”狀态，地影時間由短變長，再由長變短。“短則幾秒鐘，長則近20分鐘，電源分系統将經受狀态轉換的考驗。”中國航天科技集團八院811所風雲三号電源分系統主任設計師徐剛介紹。

據了解，衛星上共裝載有11個有效載荷，每個載荷用電特性及需求各不相同。特别是首次裝載的載荷風場測量雷達，工作時會對電源供電狀态産生擾動。衛星軌道特性及載荷要求，讓風雲三号E星的用電需求較風雲三号前一顆衛星增加了20%。

為避免衛星在長達9個月的全光照期出現能源告急的情況，研制人員升級了衛星的供電模式。按照衛星電源分系統的正常工作模式，在光照區，太陽帆闆将太陽能轉化為電能，供衛星應用，同時為蓄電池儲存能量，待到衛星飛至陰影區時使用。

蓄電池在光照區時刻準備着“上陣工作”，一旦參與聯合供電了，電池電量電壓勢必降低，但若是不需要參與聯合供電，9個月的長時間擱置狀态下，自身又面臨着自放電的情況，這些都會對電池的狀态造成影響。而電源分系統的健康狀态決定着衛星的壽命。

為此，811所研制人員在衛星上采用了兩種充電管理機制。“在陰影區使用常規的大電流充電方式，相當于快速充電；而在長光照期，采用涓流充電方式，類似于小電流慢充，來彌補蓄電池自身自放電的虧損，保持其荷電态的穩定。”811所風雲三号電源分系統主任設計師曹程介紹。

同時，在充電控制策略上，風雲三号E星首次采用了電量計解鎖充電電路。“電量計用來計算蓄電池整個充放電過程中電池電壓的情況，确保蓄電池不會出現過充、過放的情況，這就相當于對蓄電池充電過程進行健康管理，也就能通過蓄電池的情況了解到衛星的運行狀态，有利于衛星其他載荷制定合理的在軌用電策略。”曹程說。

新京報記者 馮雅君

編輯 樊一婧 校對 李立軍

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