“神器”护航青岛科技“参北斗”

随着北斗三号卫星

系统第30颗、也是北斗系统最后一颗卫星发射，“北斗导航”又成了人们热议的话题。你知道吗？这里面也有不少“青岛元素”。记者了解到，青岛高新区作为岛城北斗产业高地，辖区内的青岛市光电工程技术研究院（以下简称青岛光电院）研发的“监视器”和“敏感器”两大“神器”为北斗三号卫星系统提供支持。

“监视器”

——关注卫星“翅膀”动态

“翅膀”开关一看便知

卫星进入太空后，需要太阳能帆板来将太阳能转化为电能，以支持卫星完成各项工作，这就是我们通常看到的卫星“翅膀”。太阳能帆板由多块太阳能板组成，在进入轨道前为折叠和锁紧的状态，进入预定轨道后帆板打开吸收太阳能转化和提供电能、支持卫星运行。因此太阳能帆板是否顺利打开对于卫星来说至关重要。

卫星发射时科研人员尚且可以直接观察卫星状态，可是卫星进入浩瀚太空后，地面人员怎么知道帆板到底有没有展开呢？青岛光电院研发的卫星活动部件监视器就解决了这一难题，由于这项产品专门用来监视帆板动态，也被称为太阳能帆板监视相机。记者在青岛光电院展厅见到了这种监视相机，它看起来是一个7厘米见方的立方体，鉴于它“迷你”的外观，工作人员亲切地称呼为“航天小相机”。

体型虽小，功能可不小。这样的帆板监视相机一般成对出现，分别安装在卫星两侧，用来监视两块帆板的工作状态。监视相机采用光学成像方式对卫星入轨初期太阳能帆板展开过程进行动态拍摄，并利用图像数据对帆板工作过程进行可视化分析。

由于监视相机安装在卫星外部，面对太空的高强度辐射，所用的材料必须经受得住恶劣环境的考验。2016年起，在没有相关器件生产经验的情况下，青岛光电院开始摸索方法，经过一年的研发和测试，最终使得这款“小相机”成功面世。

具有独立数据传输功能

2018年1月12日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第26颗和第27颗北斗导航卫星，这也是我国北斗三号卫星系统的第3颗、第4颗卫星，青岛光电院研发的监视相机跟随卫星顺利升空“履职”。在卫星到达指定的MEO轨道后，卫星帆板高速弹开，监视相机就完整拍下了帆板展开的宝贵画面。随后，相机拍摄的图像下传至地面卫星测控站，解码后的图像完整、清晰。以图像形式完成对中高轨卫星的监视任务，这在国际上还是首次。

相比遥测数据分析，监视相机能够更直观获取帆板的影像资料，为地面掌握卫星在轨状态提供了有力保障。青岛光电院集成检测中心主任王滕告诉记者，以前所采用的遥测技术其实是一种间接的观测方式，由于帆板展开通电后卫星才能工作，所以当地面收到卫星信号后可判断帆板已经展开。而监视相机具有独立的数据传输功能，在帆板展开之前它便开始工作，然后将前期和帆板展开瞬间的图像传回地面。

虽然监视相机的“职业生涯”只有短短几秒，但这几秒对卫星来说生死攸关。 “卫星顺利展开帆板才能通电开展后续工作，如果这一项工作没有完成后续都无法进行。 ”王滕说。如今，青岛光电院共为卫星提供了20余套类似的监视相机，有的已经用于北斗三号卫星系统。由于该相机是一个具有普适性的“监视器”，所以在此后的航天工作中，这类监视相机也可以用来监测卫星上的其他活动部件，目前青岛光电院正积极开展下一代监视相机研制工作。

“敏感器”

——让卫星有方向感

“小盒子”感知卫星姿态

卫星作为一项为人类服务的高端设备，无论是采集信息，还是追踪位置，大部分功能都要“面向”地球才能实现。但是升空的卫星远在天边，怎样才能知道它是否“面向”地球、有没有“看”偏呢？这就需要设备来“探测”一下。而敏感器就是专门负责解决这一问题的。据了解，敏感器可分为太阳敏感器、星敏感器、地球敏感器三类，所有卫星都会配备其中一种，其中太阳敏感器是在航天领域应用最广泛的一类敏感器，青岛光电院为北斗三号系统研发提供的便是太阳敏感器。

记者在青岛光电院展厅见到了这种太阳敏感器，只见它是一个只有3厘米见方的“小盒子”，其中3个面上各安装了一个黑色“方框”。王滕告诉记者，这个“小盒子”上的3个“黑框”分别就是3个太阳敏感器，根据卫星不同需求科研人员会相应增减敏感器数量，一个“小盒子”最多可安装5个敏感器。

由于卫星对载荷重量有严格要求，甚至精确到按克计算，所以作为组件之一的太阳敏感器也是非常小巧。别看它体型小，方寸之间蕴含着巨大能量。王滕介绍，这个小部件通过敏感太阳矢量方位来获取航天器相对于太阳方位信息的姿态，通俗来讲就是以太阳为基准感知卫星的位置和倾斜角度，从而为卫星的姿态控制提供依据。王滕介绍，由于卫星转动速度和地球自转速度不同，所以一天中不同时刻所接受的太阳信号也不同，为此科研人员提前做了大量工作，以确定在不同时间卫星应接受哪类太阳信号。而当某一时刻太阳敏感器产生的位置信号与设定的存在偏差时，就说明卫星姿态不正，可能已经“看偏”了。

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