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西安航天人为载人飞船量身定制“信号枢纽”

2020-05-14

来源:2020年5月13日《陕西科技报》第4版

5月5日,长征五号B运载火箭搭载着我国新一代载人飞船试验船成功发射。航天科技集团五院西安分院为其量身定制的中继终端和天线网络,不仅能够确保试验船与地面的实时通信,还可以使试验船在安全返回后能够被顺利找到。

当新一代载人飞船试验船进入预定飞行轨道时,中继终端将对中继卫星进行捕获跟踪,并向中继卫星发送数据,建立从试验船到中继卫星再到地面站的数据传输链路。在试验船运行过程中,通过中继终端所搭建的天基测控通信系统,可以向地面传输试验船的相关数据,接收地面上传的相关数据。同时,地面也可以通过中继终端注入遥控、程控的数据,实现对试验船的远程控制,对飞船的运行速度、距离、角度等信息进行实时下传。据西安分院新一代载人飞船试验船研制负责人余晓川介绍,相比以往的飞船飞行任务,在此次的飞行任务中,中继终端面临着两方面的挑战。首先是由于新一代载人飞船试验船运行的轨道为近地点高度约为300公里、远地点高度为18000公里的大椭圆轨道,试验船运行的速度和与中继卫星之间的距离都会产生变化,这对于中继终端的捕获和中继通信能力提出了更高的要求。其次是由于该试验船运行轨道空间辐射效应较强,在运行的过程中,可能会因为空间单粒子效应而影响通信的质量。不过,由于西安分院在抗空间单粒子效应方面的成功经验和有效措施,可以确保中继终端在轨的平稳运行。

对新一代载人飞船试验船来说,要完成在轨运行使命,就必须与地面及时建立通信,并通过地面的测控才能准确地对试验船进行操控。西安分院为试验船研制的天线网络虽然体积很小,但却能量巨大,整个试验船上十余幅天线的信号都必须通过天线网络来传输,是试验船重要的“信号枢纽”。

西安分院新一代载人飞船试验船天线网络研制负责人朋毅介绍,西安分院研制的天线网络共包含了三部分,其中的GNSS天线网络是在试验船返回后,确保返回舱与地面取得联系的关键设备。试验船的降落地点、搜救信号等都是通过该天线网络发送出去的,可以说是试验船的返回舱降落到地面以后随身携带的“救生电话”。当试验船返回舱降落时,如何第一时间将飞船位置信息传送出去,并且与地面的搜救人员建立联系,这时候GNSS天线网络将发挥关键作用。由于试验船返回舱返回时,无法保证它以什么样的方向在地面,此时GNSS天线网络会给返回舱上的重力开关相应信号,来指示开关开启的方向,确保地面搜救人员能接收到来自返回舱天线发出的信号,顺利找到返回舱。