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“吉星”成長記:第41顆北斗導航衛星研制歷程掃描

來源: 人民網 作者: 趙竹青

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“吉星”是剛剛成功發射的第41顆北斗導航衛星的昵稱。作為北斗三號的首顆GEO衛星(地球同步軌道導航衛星),“吉星”在北斗三號衛星系統中功能最多、信號最多、體型最大、壽命最長,同時還承擔著北斗二號向北斗三號平穩過渡的重大責任。

記者從航天科技集團五院了解到,“吉星”的成長是快速的,也是艱辛的,飽含了研制者的心血與汗水。

起步:攻城不畏堅,苦戰能過關

要實現2020年我國導航系統三步走的戰略,必須提前開展北斗三號的論證工作,按照國家的統一部署,北斗三號工程于2009年正式啟動,同年,航天五院成立北斗三號項目辦,啟動北斗三號衛星的論證工作。

“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索”。在功能、指標和應用需求尚不明確的情況下,航天五院北斗三號衛星論證團隊與大總體一道開展需求調研,深入民航、鐵路、船運、漁業、交通管理等用戶單位調研需求,對標GPS、Galileo、Glonass等衛星導航系統功能、指標,并結合我國的科研水平和能力,初步提出了衛星的功能體系和指標體系,為北斗三號衛星導航系統的建設奠定了初步的基礎。北斗三號與北斗二號相比,功能要求更多、指標要求更高、健壯性要求更強、可用性可靠性要求更高。

如何在短時間內實現系統功能性能的躍升,是擺在北斗三號論證團隊面前的一項難題。在遲軍總指揮、陳忠貴總設計師的帶領下,查資料、對標準、建模型、做布局、編方案,不斷迭代,深入論證衛星系統功能、技術可行性,形成一系列滿足各方不同需求的技術論證報告,引領需求逐步走向收斂。

無線電測定業務是北斗衛星導航系統的一個特點和重要標志,向用戶提供用戶自身位置的同時,也支持用戶向相關方提供用戶位置,并可進行短報文通信,此功能是北斗系統的特有功能,在漁業、災難救援中多次發揮重大作用。為進一步提升無線電測定業務的功能、提升信號強度、拓寬容量、降低用戶終端發射功率,北斗三號衛星論證團隊論證了一系列系統方案,最終收斂于某無線電測定方案,并順利完成了整星方案轉初樣。

攻堅:時來不可失,負重以致遠

北斗三號衛星工程是一個龐大的系統工程,為確保工程的可行性,組網星研制前,投產了數顆試驗衛星,主要驗證工程的可實現性和正確性。根據工程規劃,試驗星中并無吉星。因此,相對于其它軌道衛星,吉星面臨著研制周期短、研制難度大的雙重困難,這就要求吉星研制團隊付出更多的時間、精力去彌補無試驗星所帶來的缺失。

2015年9月,吉星轉入初樣階段,研制節奏顯著加快。根據設計方案,研制團隊用最短的時間、最科學的會簽方式完成了接口協議文件的簽署,并同步啟動了全部設計工作,設計效率超過以往,又快又好的完成初樣階段的各類設計工作。由于吉星天線增多且射頻信號種類繁多,為充分驗證系統功能、頻率兼容性等,吉星初樣階段在西安分院某遠場測試場地開展了規模空前的遠場試驗;為確保試驗的有效性,研制團隊進行了科學的策劃與設計,并投產了遠場試驗專用工裝;針對設計任務重、投產周期短、工裝類型多、運輸條件差等一系列難題,研制團隊犧牲休息時間,到生產廠家跟產,協調處理生產過程中的技術問題和難題。7月驕陽似火,8月陰雨連綿,研制團隊頂高溫、戰酷暑,完成了一系列測試,取得了大量試驗數據,消除了載荷設計中的問題隱患,證明了設計的正確性。

針對試驗衛星在軌展開時遇到的問題,吉星從四個方面對天線方案進行深度改進設計,重新投產了鑒定件,基于鑒定試驗條件開展了一系列試驗,試驗結果表明,改進后的構架天線滿足要求,能夠滿足吉星各階段的功能需要。

時光飛逝,奮斗不止。伴隨著各類關鍵技術攻關的順利通過并得到驗證,整星初樣研制工作順利完成,并于2017年初順利轉入正樣階段。2017年5月,整星正樣部裝正式交付,并按照計劃節點完成了三艙分解等工作,于2018年1月底完成三艙對接。整星總裝與測試過程中,衛星研制隊伍克服了總裝工作多、總裝狀態多、測試項目多、技術難度大、測試資源緊張等一系列難題,在總體、總裝、測試的共同努力下,吉星陸續完成了出廠前所有的總裝與測試,工作并最終在確保質量的前提下,按計劃于9月15日完成了北京地區所有研制工作。

沖刺:鋒自磨礪出,香自苦寒來

2018年9月17日凌晨3:00,吉星在夜幕中飛向西昌衛星發射中心,研制團隊開始了發射前的最后沖刺工作。

此時,發射場輔線工作已提前開展并就位,靜待吉星。與其它北斗三號衛星不同,吉星兩副大型構架天線都需要在發射場完成展開、收攏與裝星,工作項目多,但由于受到衛星無線測試的影響,不能并行安排工作;為確保天線工作滿足整星進度要求,白天衛星測試,晚上天線進行總裝工作。天線團隊能吃苦、不怕累,連續10多夜晚超常規加班開展工作,為整星進度作出了巨大努力。

按照發射場工作計劃,吉星需要完成一系列的總裝及測試工作,由于總裝工作多、測試項目多,另外還存在與其它衛星存在廠房資源需求沖突的難題,試驗隊只能從自身發掘潛力,對每一項工作都詳細策劃、精心準備,確保總裝、測試工作高效率完成;對于超出時間計劃的工作項目通過加班完成,保證所有工作日清日結,不給后續工作留尾巴。通過40多天的連續作戰,試驗隊圓滿完成全部工作,吉星蓄勢待發。

航天五院“吉星”研制團隊在困難面前從未低頭、在辛苦面前從未喊累,憑著這樣能吃苦、善戰斗的精神,他們啃下了硬骨頭,助北斗登上了新高度。

(責任編輯:郭禹辰)

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