探日卫星“羲和号”用上“云台” 轻松应对挑剔“乘客”

爱好摄影的人一定不会对“云台”陌生，将手机或相机安装在云台上，在运动场景下，也可轻松拍出专业大片。

在10月14日晚成功发射的太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”上，也用上了一个“云台”。

记者从中国航天科技集团八院控制所获悉，该所承担了卫星平台舱控制分系统的研制工作，并首次应用相对控制技术，确保卫星稳定运行在任务轨道上，也为星上载荷提供了稳定工作环境。

5种不同的指向模式让全能的“驾驶员”轻松应对挑剔的“乘客”

“羲和号”的主要科学载荷为太阳空间望远镜“Hα成像光谱仪”，它将在国际上首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测。

与以往不同，“羲和号”的载荷不是固定连接在卫星平台上的，而是安装在一个专门的载荷舱中，而载荷舱则整体安装在平台舱上。

“平台舱好比是飞机，控制分系统就是驾驶员，需要保证飞机稳定运行在航线上，;而乘客就是载荷，这非常考验驾驶员的驾驶水平。”分系统行政指挥林荣峰说。

“Hα成像光谱仪”的设计有很多不同的工作方式，有时需要控制卫星姿态依次指向太阳圆盘的九个不同区域;有时需要控制卫星姿态对太阳进行连续的摆扫观测;有时需要控制卫星姿态指向空间特定区域;而在两舱解锁时，还需要平台舱跟随载荷舱实现相对姿态控制，这些都对平台舱的控制提出很高的要求。

林荣峰说，研究团队设计了5种不同的指向模式并及时响应和切换，让平台舱能轻松应对载荷的多种工作需求，保证对太阳的稳定连续观测。“尽管乘客很挑剔，但我们的驾驶员更全能，也更智能。”

锁定时“合二为一”，解锁后“各自安好”

与手机在云台上的连接方式不同，载荷舱通过磁悬浮的方式与平台舱连接，并且具备锁定和解锁两种状态。

“当两舱锁定时，太阳探测科学技术试验卫星与以往的卫星完全一样。对平台舱的控制实际上就是对整星的控制。但一旦两舱解锁，情况就大不相同了。”分系统技术负责人聂章海仔细介绍道，“载荷舱与平台舱存在相对运动，平台舱必须实时跟踪载荷舱，但两舱间隙只有5毫米，平台舱在跟踪载荷舱运动时还要注意绝对不能让两舱之间发生碰撞。

为了实现这一相对控制要求，平台舱设计师们与载荷舱和总体技术人员在控制所联合进行了两个多月的技术攻关，细致地考虑了任务规划、数据传输、控制解耦、故障处理等各个方面的要求，仔细推敲任务流程中每个细节，最终确定了平台舱和载荷舱的控制方案，实现了0.001°的相对控制精度。

随后，团队在两年多的研制过程中，完成了平台舱和载荷舱的联合仿真测试任务，并分析了测试和试验中平台舱控制分系统的测试数据，以此为基础持续开展了分系统方案设计和软件设计的优化工作。

此外，平台舱管理单元还设计了双机冗余方案，在团队多轮设计、仿真及验证工作后，主备份计算机可进行自主故障诊断与切机，确保卫星顺利完成姿态控制任务。(李柏杨 科技日报记者 金凤)

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