“羲和”号太阳探测科技实验卫星 雷春明 摄

作为中国卫星史上第一个专门专门拍摄太阳的“摄影师”，“羲和”创造了许多“第一”。 不久的将来，“羲和”号将获得第一批观测数据。 研究团队将在科学校准后向国内外发布观测数据。

效仿羲和驾驭天马，志在牧天上星辰。 “羲和”是古代神话中的太阳女神、定历女神。 10月14日，我国首颗太阳探测科技试验卫星“羲和号”在太原卫星发射中心成功发射，标志着我国正式进入“太阳探测”时代。 作为中国卫星史上第一个专门专门拍摄太阳的“摄影师”，“羲和”创造了许多“第一”。

“羲和”发射任务完成后，南京大学研发团队立即与卫星系统、测控系统、地面系统团队联合开展“羲和”在轨测试。 近期将获得第一批观测数据并进行科学校准。 处理完毕后，将向国内外公告。

首次推出

太阳Hα波段光谱成像空间探测

自20世纪60年代以来，世界各国已发射了70多颗太阳探测卫星。 例如，1990年发射的“尤利西斯”号探测器，首次实现了对太阳的极轨道探测； “帕克”探测器于2018年发射，首次最接近太阳（9个太阳半径）； 2020年将于2016年发射的“太阳轨道飞行器”计划首次获取太阳极区图像，近距离探测太阳风等离子体和高能粒子。

为什么人类对太阳如此着迷？ “羲和”科学与应用系统总设计师、南京大学副教授李川告诉科技日报记者：“太阳是距离地球最近的恒星，也是唯一能够实现高空间和高能的恒星。它是我们了解宇宙的关键窗口，通过它我们可以了解一些基本的天体物理过程，例如磁场的产生和演化、粒子的加速和传播、天体爆炸的物理机制。其次，太阳爆发是灾难性的空间天气，观测和研究太阳的来源对于灾难性空间天气的预警和预报具有很大的应用价值。

那么，探测太阳的卫星和探测月球、火星的卫星有什么区别呢？ 李川说：“由于太阳辐射非常强，地球轨道处的辐射强度为每平方米1.36千瓦，所以‘羲和号’上的太阳空间望远镜首先需要考虑温度控制，通过滤光片只得到所需的温度。”让波段进入望远镜系统，然后通过相关热控制技术将望远镜系统控制在工作温度范围内；另外还需要考虑杂散光抑制，通过涂层控制系统内的散射光； 、光圈等降至最低。”

Hα是研究太阳活动对光球层和色球层响应的最佳谱线之一。 “羲和”号将在全球首次实现太阳Hα波段光谱成像的太空探测。 “Hα线的翼部反映了太阳光球层的信息，而线的中心则反映了色球层的信息。对一条谱线进行光谱成像可以获得不同层次的光球层和色球层信息，相当于进行太阳的纵向剖面分析。” 沥川说道。

第一次领养

“动静隔离、非接触”的全新整体设计方法

中国航天科技集团八院相关负责人介绍，传统卫星采用平台舱与负载舱固定连接的设计方式。 因此，平台舱运动部件的振动必然会传递到负载舱，导致负载舱内望远镜的观测质量下降。 。

此次，“羲和”卫星研制团队在国际上首次采用“动静隔离、非接触”的全新总体设计方法，将飞轮、太阳能电池板等微振动源集中在平台舱内，并将太阳Hα光谱仪放置在有效载荷舱内。，并首次在轨应用磁悬浮控制技术和执行器对平台舱和负载舱进行物理隔离。

“磁浮执行器”是磁浮控制的重要组成部分，也成为“羲和”负载站的“维稳责任”。 中国航天科技集团八院相关负责人介绍，为了提供高精度、大带宽、无自干扰能力的磁浮执行器，团队采用了闭合磁路优化设计并成功实现了磁场的高均匀性和大带宽。 隔离平台舱灵活性和微振动干扰的影响； 通过低噪声、低纹波、高精度功放对驱动电流的精确控制，实现超高精度的驱动电流输出。 控制精度比传统方法高两个数量级，保证太阳空间望远镜等有效载荷能够获得超安静、超稳定的工作环境，极大扩展了望远镜等有效载荷的探测能力和应用范围。

首次提出

“装载舱主动控制，平台舱从控”

作为中国卫星史上第一位专门针对太阳的“摄影师”，科研人员为“羲和”号太阳Hα光谱仪设计了多种观测手段。 有时需要对太阳进行平场标定，即需要控制卫星的姿态依次指向太阳。 磁盘的9个不同区域； 有时需要控制卫星的姿态对太阳进行连续扫掠观测； 有时需要对卫星进行暗场标定，即控制卫星的姿态指向太空中的特定区域。

“平台客舱就像一架飞机，控制子系统就是驾驶员，需要保证飞机在航线上稳定运行，有效载荷就是乘客。” 中国航天科技集团公司八院控制院“羲和”卫星平台舱控子系统行政指挥林荣峰打了个比方。 尽管“乘客”非常挑剔，但研发团队设计了5种不同的指向模式及时响应和切换，使平台舱能够轻松应对负载的各种工作要求，保证稳定、持续地观测太阳。 。

此外，“羲和”号的装载舱和平台舱有锁定和解锁两种状态。 “当两个舱室锁定时，对平台舱的控制实际上就是对整个卫星的控制。但一旦两个舱室解锁，情况就大不一样了。” 中国航天科技集团八院控制所“羲和”卫星平台舱控子系统技术总监聂章海表示，“负载舱与平台舱之间存在相对运动，平台舱必须跟踪负载舱”实时，但两个舱室之间的间隙只有5毫米，当平台舱室在跟踪负载舱室的运动时，一定不能让平台舱室之间发生碰撞。”

如何实现两个舱室的协调控制？ 经过无数次的研究和试验，“羲和”号在国际上首次提出了“载荷舱主动控制、平台舱被动控制”的新方法，解决了载重舱姿态与位置的动态耦合问题。两个舱室，实时动态地将姿态控制力和位置控制力分配给相应的大带宽超高精度磁浮执行器，实现两个舱室的稳定控制。

第一次实现

卫星高功率、高可靠性、高效无线能量传输

载货舱与平台舱处于非接触状态，传统的供电方式无法满足能量传输需求。 如何解决负载间隔的能量获取问题？ 如何实现整个恒星的能量分布？

经过多次论证和比较，中国航天科技集团八院811所（以下简称811所）研究团队提出了磁感应耦合无线能量传输技术，实现了大功率、高能量传输。首次在卫星上实现可靠性、高效的无线能量传输技术。 应用。

“从能量输入到能量输出，整个环节综合转换效率达到80%以上。在磁场耦合部分，磁力传输效率达到95%以上，实现高效率、低热耗的能量传输。”该技术的应用使得卫星无线能量传输技术得到了充分验证，为其他型号无线能量传输技术的应用奠定了基础。” 811研究所。

根据卫星在轨不间断的能源需求、卫星的工作状态以及轨道照明的特点，811所研制人员还对卫星电源系统的“大脑”电源控制器进行了升级。

811所“羲和”电力子系统总设计师周成钊表示：“团队将原来分散的能源采集、存储、控制、分配管理模式升级为一体化智能管理模式，解决了能源与能源结合的问题。平台舱和负载舱的空间供电、分舱供电和能量传输等技术难题，不仅为有效载荷舱提供源源不断的能量，也大大提高了在轨处理和响应能力。故障，确保卫星在轨寿命”。

此外，卫星采用激光通信和微波通信两种“互为备份”的无线通信方式，在两个舱间建立5G高速通信通道，进一步提高舱间通信的效率和可靠性。 （金凤凰）

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