■本報(bào)記者 黃辛 見習(xí)記者 朱泰來 通訊員 劉碧如

1月12日7時(shí)18分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第26、第27顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。這也是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第262次飛行。中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。

這兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星，是我國(guó)北斗三號(hào)工程第三、四顆組網(wǎng)衛(wèi)星。衛(wèi)星入軌后，經(jīng)測(cè)試及入網(wǎng)驗(yàn)證，可對(duì)外提供服務(wù)。按計(jì)劃，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將于2018年底服務(wù)“一帶一路”沿線國(guó)家。此次首發(fā)成功，也正式拉開2018年度北斗高密度發(fā)射序幕。

這次發(fā)射的兩顆北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星是由中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制。據(jù)該院院長(zhǎng)于英杰介紹，今年計(jì)劃發(fā)射8顆由該院抓總研制的北斗三號(hào)衛(wèi)星。從過去5年研制發(fā)射2顆北斗衛(wèi)星到今年一年發(fā)射8顆組網(wǎng)星，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院從技術(shù)理念、隊(duì)伍建設(shè)到組織架構(gòu)，都銳意創(chuàng)新，旨在當(dāng)好中國(guó)微小衛(wèi)星領(lǐng)域的先鋒隊(duì)。

中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)、北斗三號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師林寶軍表示，與北斗二號(hào)相比，北斗三號(hào)最大的進(jìn)步便是“從區(qū)域到全球”，真正做到了“中國(guó)的北斗、世界的北斗”。“具體而言，導(dǎo)航服務(wù)擴(kuò)展到全球，宇航能力服務(wù)全球，建設(shè)事業(yè)面向全球，性能指標(biāo)大幅提升。” 北斗三號(hào)的綜合性能達(dá)到了世界一流水平，設(shè)計(jì)理念處于世界領(lǐng)先地位。

林寶軍將當(dāng)天發(fā)射升空的兩顆北斗三號(hào)全球組網(wǎng)星的特色概括為：設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新、中科院專用導(dǎo)航衛(wèi)星平臺(tái)、星間鏈路、高可靠高可用且全部國(guó)產(chǎn)化的星載導(dǎo)航核心技術(shù)。

據(jù)悉，新年首發(fā)的北斗雙星，采用的是中科院專用導(dǎo)航衛(wèi)星平臺(tái)，中科院的創(chuàng)新基因在這一平臺(tái)上體現(xiàn)得淋漓盡致。平臺(tái)的姿控精度比要求精度還提高了一個(gè)量級(jí)，軌控采用四推力器斜裝；電子學(xué)系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)“龍芯”CPU，與歐洲同類產(chǎn)品相比，不僅計(jì)算能力提升了，而且空間環(huán)境輻照的能力明顯更勝一籌；全球首創(chuàng)的在軌賦能自主運(yùn)行技術(shù)，甚至可以不依賴地面實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的自主定位，讓衛(wèi)星在天上“知錯(cuò)能改”、“自我修復(fù)”、“刷新體制”；在整星集成狀態(tài)下，也可以按真正的飛行過程，實(shí)現(xiàn)軟硬件的全任務(wù)剖面閉環(huán)測(cè)試，在全球四大導(dǎo)航系統(tǒng)中屬于首創(chuàng)。

間鏈路，則幫助北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“一星通、星星通”，基于國(guó)內(nèi)段可以實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星的掌控。衛(wèi)星觀測(cè)值提高了10-30倍，測(cè)控覆蓋從30%提高到100%，令導(dǎo)航能力再上臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于美國(guó)GPSII到GPSIII的跨越。“也就是說，星與星之間7萬公里距離，測(cè)距精度可以達(dá)到1厘米左右。”林寶軍自豪地說。

此次成功發(fā)射的北斗雙星，凝聚了眾多優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)原創(chuàng)科技成果。其中，多項(xiàng)來自上海。如，星箭分離后，衛(wèi)星上的2臺(tái)數(shù)字太陽敏感器和2臺(tái)紅外地球敏感器現(xiàn)已成功開機(jī)，4臺(tái)模擬式太陽敏感器帶電發(fā)射，目前逐步開展衛(wèi)星入軌階段的姿態(tài)捕獲任務(wù)。這些儀器由中科院上海技術(shù)物理研究所研制。遙測(cè)數(shù)據(jù)表明產(chǎn)品工作正常，后續(xù)工作按計(jì)劃陸續(xù)展開。

尤其值得一提的是，星上核心載荷已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。其中很重要的一項(xiàng)便是原子鐘的升級(jí)換代和無縫切換。其實(shí)，導(dǎo)航定位的原理并不復(fù)雜，測(cè)量衛(wèi)星到目標(biāo)的時(shí)間，再乘以光速就是距離，利用四個(gè)以上的距離測(cè)量值就可以計(jì)算得到用戶位置，所以時(shí)間是導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。中科院上海天文臺(tái)上世紀(jì)70年代研制出我國(guó)首臺(tái)地面主動(dòng)性氫原子鐘，從2003年開始啟動(dòng)了星載氫原子鐘研究項(xiàng)目。不同于地面產(chǎn)品使用的原子鐘，星載氫原子鐘不僅要具備高穩(wěn)定性、高精度，還需“瘦身”又“靠譜”——在保證高可靠性的前提下，做到體積小、重量輕，能經(jīng)受衛(wèi)星發(fā)射期間振動(dòng)、沖擊等力學(xué)考驗(yàn)，能適應(yīng)衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間的高低溫環(huán)境和空間輻射環(huán)境，并且能在軌連續(xù)穩(wěn)定工作12年以上。

該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、上海天文臺(tái)帥濤研究員告訴記者，2017年完成了6臺(tái)氫原子鐘研制，2018年計(jì)劃完成8臺(tái)，可滿足北斗三號(hào)衛(wèi)星相對(duì)密集的工程進(jìn)度。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)正在開展下一代星載氫鐘研究，可望在長(zhǎng)期穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能指標(biāo)上繼續(xù)保持優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大幅改進(jìn)，讓它進(jìn)一步“瘦身”，從目前的25公斤減重至12公斤。“我們正在對(duì)現(xiàn)有氫鐘進(jìn)行改進(jìn)，通過關(guān)鍵部件小型化和輕量化設(shè)計(jì)，在保證性能指標(biāo)的同時(shí)，把重量減輕一半左右。”上海天文臺(tái)謝勇輝研究員說。“氫鐘的進(jìn)一步小型化，帶來的是體積、重量和功耗的下降，也就是對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星配置資源需求的降低，可適應(yīng)下一代高集成度導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)展需要。”帥濤進(jìn)一步解釋說。

上海技術(shù)物理研究所為兩顆衛(wèi)星研制了2臺(tái)數(shù)字太陽敏感器、2臺(tái)面陣紅外地球敏感器和4臺(tái)模擬式太陽敏感器。負(fù)責(zé)數(shù)字太陽敏感器的席紅霞正高級(jí)工程師告訴記者,星箭分離后，2臺(tái)數(shù)字太陽敏感器、2臺(tái)面陣紅外地球敏感器和4臺(tái)模擬式太陽敏感器已成功開機(jī)，正逐步開展衛(wèi)星入軌階段的姿態(tài)捕獲任務(wù)。遙測(cè)數(shù)據(jù)表明產(chǎn)品工作正常，后續(xù)工作按計(jì)劃陸續(xù)展開。

上海硅酸鹽研究所和上海有機(jī)化學(xué)研究所則貢獻(xiàn)了衛(wèi)星關(guān)鍵熱控涂層材料。

上海硅酸鹽所提供的材料包括防靜電F46薄膜鍍銀二次表面鏡熱控涂層、多層隔熱屏材料等全部柔性薄膜熱控涂層材料、KS-Z熱控涂層、鈰玻璃鍍銀二次表面鏡熱控涂層、黑色陽極氧化熱控涂層等。“防靜電F46鍍銀二次表面鏡等柔性薄膜熱控涂層材料大面積包覆于北斗衛(wèi)星外表面，對(duì)衛(wèi)星在苛刻空間溫度環(huán)境下的穩(wěn)定性及可靠性起到關(guān)鍵作用，”上海硅酸鹽所于云研究員介紹，“上海硅酸鹽所也是國(guó)際僅有的兩家全面掌握防靜電F46鍍銀二次表面鏡熱控涂層制備技術(shù)的單位之一。”而黑色陽極氧化熱控涂層及鈰玻璃鍍銀二次表面鏡熱控涂層在空間電源放電調(diào)節(jié)器、銣鐘等衛(wèi)星關(guān)鍵載荷的等溫化設(shè)計(jì)與控制方面發(fā)揮重要作用，保障了各類溫度敏感器件在空間長(zhǎng)時(shí)服役情況下的性能穩(wěn)定性。（測(cè)繪網(wǎng) 小會(huì)）