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实干最美|西安分院陆地探测四号01星研制团队:十五载逐梦“高轨” ,太空再绽华彩

时间:2023年09月07日 信息来源:本站原创 点击:1123 字体:

编者按


记录最美的实干英姿,聆听铿锵的奋斗足音。为了鼓舞动员全院广大干部职工顽强拼搏,我们将目光集聚于身边的埋头苦干者、负重攻坚者、独当一面者、连续作战者,学习他们“团结、紧张、严肃、活泼”和“质朴、务实、较真、主动”的精神面貌和工作作风。


本期“实干最美”介绍五院西安分院陆地探测四号01星研制团队从零开始研制攻关,十五载齐心协力、攻坚克难的故事。


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从第一个锁紧点点火解锁开始,到最后一个展开单元到位锁定,经过整整4个小时紧张而有序的工作,陆地探测四号01星大口径环形反射面天线在轨成功展开,为后续开展多项试验测试任务打下了坚实基础。


五院西安分院作为陆地探测四号01星的有效载荷研制单位,为该卫星自主研制了SAR载荷分系统、SAR天线分系统、数传分系统和电离层子系统,包括相应单机的硬件及软件产品。这样的成果来之不易。研制团队攻克了无数的困难和挑战,让陆地探测四号01星闪耀太空,为我国防灾减灾救灾能力的提升提供了更加精准专业的技术支撑。


0质量问题,1次成功展开,100%自主可控

要想在如此遥远的距离实现卫星与地面信号的接收和发送,就需要依靠西安分院为陆地探测四号01星研制的大口径环形反射面天线。这副环形天线外形似一把巨大的“伞”,卫星通过这把大“伞”向地面发射微波信号。为什么要将天线做大?西安分院陆地探测四号01星大天线负责人介绍:“天线的功能是要实现微波信号的发射和接收。而天线的口径做得越大,接收的能量也就越多,这样就可以通过大口径天线实现极微弱信号的接收工作,达到进一步提高雷达灵敏度的目的。”


要想研制大口径天线,并非等比例放大原有小口径天线那么简单。西安分院陆地探测四号01星天线分系统研制团队从2013年便开始了此型大口径天线的研制之路。研制团队将电气性能、展开动力学仿真、结构动力学分析等多个专业相结合进行系统优化。通过技术创新,采用轻质金属网等新技术以及展开策略的优化提升产品性能,满足了卫星的使用要求。基于前期大量充分的设计及仿真工作,陆地探测四号01星大口径天线作为一款首飞产品,用研制过程零质量问题、在轨展开一气呵成的优异表现交上了一份满意的答卷。


为了保障天线型面的精度要求,研制团队用了两年时间开展多轮设计方案的迭代,结合我国纺织工业技术的最新成果,在为天线反射器大幅减重的同时,大幅节省了原材料成本。


为提升产品的可靠性,研制团队自主进行天线热分析工作。由于环形天线的展开会受到温度、光照等环境条件的影响,为了找准展开时机,天线热分析师从零开始开展了大量技术参数的摸索工作。最终,天线展开过程中的各项参数与仿真分析数据几乎完全吻合。



15年披荆斩棘攻关路

从2008年西安分院提出概念研究与初步方案设想,到2012年创新研制队伍成立,2016年完成重要阶段试验,再到2018年国家正式立项,最终于2023年成功发射并实现天线在轨展开,西安分院陆地探测四号01星研制团队在高轨微波成像领域一路披荆斩棘,持续奋战十五载。


卫星采用的全新的高轨成像模式,带来了大量新设计、新技术,国内外均没有可供参考的先例。卫星有效载荷系统指标在精度和量度上都有了数量级的提高,一些在低轨卫星里可以忽略不计的误差,在高轨合成孔径雷达卫星的设计中都会变成影响使用的关键因素。任何一项关键参数的影响,都需要从理论分析、仿真乃至通过大型试验进行充分验证。论证方案、技术、材料、工艺等等,对研制人员来说都是全新的概念,一切都得付出加倍的心血,投入更多的精力。


在先期预研攻关阶段,为了验证高轨成像的机理和工程可实现性,从2014年起,团队陆续开展了大量地面试验。


在某次成像试验中,天气异常寒冷,开阔的试验场地上寒风凛冽、滴水成冰,试验在冰天雪地的户外从早到晚持续进行着。试验场没有照明设施,一片漆黑。试验人员只能手提移动灯具,身穿厚重的羽绒服,头戴厚帽子来抵御严寒。即使这样,试验人员的手也不一会儿就冻僵了。就这样持续了一个多月,终于圆满完成了试验,获得了系统设计和工程研制急需的大量试验数据。


另外一项试验过程也很艰辛。当时,西安分院的试验人员在试验基地中两个集装箱改造的房子里一干就是8个月。在试验之初,试验人员经受了较大挫折,但他们从不沮丧,改进好了试验状态继续试验,其间还遇到了数不清的困难与问题。就这样日复一日,失败,改进,失败,再改进,直至成功!终于取得了预期的试验结果,为接下来的工程实施进一步夯实了技术基础。


受挫最多的时候离成功最近

进入工程研制阶段,由于卫星采用了大功率容量的空间电缆、部件,以及大功率、高效率的空间固态功率放大器产品,由此带来的微放电等空间环境下的大功率微波特殊效应问题,便成为卫星有效载荷研制过程中一道道棘手的屏障。可以说,微放电是危害卫星有效载荷系统的“定时炸弹”。为了“拆弹”,研制团队又开展了大功率电缆等部件的功率耐受抗微放电试验。


在五院雄厚的技术实力支撑下,“拦路虎”摆在面前,研制团队没有退缩,与困难展开了一场场艰苦卓绝的战斗。


研制团队从2015年到2022年,整整8年,历经近百次试验与改进。尤其是2018年正式立项到2022年近4年的时间里,研制团队平均每半个月就要经历一次试验挑战。就这样周而复始,试验了90多次,经历了多次挫折和重新开始。设计师们坦言,每次挫折都是异常煎熬的。


但研制团队却始终相信问题一定能解决,振作精神又重新开始下一次的战斗,终于在第93次试验中解决了微放电问题,吹响了胜利的号角。西安分院资深微放电试验专家兼该卫星大功率测试负责人说:“从事空间产品大功率试验几十年,从来没有遇到过在一项试验中受挫、改进近百次的情况,可见超大功率星载产品的研制是多么难啊!”



用我丹心照苍穹

高水平项目的成功,离不开团队的力量。


SAR载荷主任设计师带领的雷达载荷总体设计师研制团队,十余年如一日,在西安分院有效载荷系统创新中心和微波遥感与空间安全技术研究所的大力支持下,从理论分析、地面试验、仿真到系统设计,不断创新并付诸工程实践,汗水浇灌的高轨合成孔径雷达之花才得以灿烂开放。


数传分系统研制团队经过不断攻关摸索,实现了根据用户需求进行自主跟踪和程控跟踪的使用方式,有效保证了高速传输链路的可靠性,为未来地球同步轨道高速数传技术奠定了坚实的基础。


抗击微放电“拦路虎”过程中,国家级重点实验室和空间电子产品制造中心的同志们开展了大量仿真以及近百次测试工作,研制团队齐心协力解决了微放电难题,让卫星不带任何隐患上天。


回顾研制历程,西安分院陆地探测四号01星研制队伍走过了一段常人难以想象的艰难、坎坷历程。但也是这段艰难的岁月铸就了一支甘于牺牲、无私奉献、顽强拼搏、勇攀科技高峰的有效载荷研制国家队,更成就了今日陆地探测四号01星星耀太空的光芒。


征程万里风正劲,重任千钧再出发。后续,西安分院陆地探测四号01星研制团队将持续致力于高轨微波成像技术提升,为中国防灾减灾工作贡献航天力量。




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