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匠心筑夢,向海前行|五院海洋鹽度探測衛(wèi)星攻關(guān)紀實

時間:2024年11月18日 信息來源:本站原創(chuàng) 點擊:1215 字體:

2024年11月14日早上6時許,在太原衛(wèi)星發(fā)射中心,五院抓總研制的海洋鹽度探測衛(wèi)星正靜靜地立在塔架上,蓄勢待發(fā)。五院海洋鹽度探測衛(wèi)星研制團隊(以下簡稱研制團隊)緊緊盯著屏幕,屏氣凝神,這是他們陪伴海洋鹽度探測衛(wèi)星的最后時刻,既緊張又期待。


“3、2、1,點火!”


半個小時后,隨著各項數(shù)據(jù)正常的口令回響在指揮大廳,這支在海洋動力監(jiān)測領(lǐng)域深耕多年的隊伍終于松了一口氣,喜悅、激動、振奮,來自中國的海洋鹽度探測衛(wèi)星終于在太空中安了家。


做衛(wèi)星研制隊伍中最懂海洋的人


“海洋孕育了生命、聯(lián)通了世界、促進了發(fā)展?!边@是習近平總書記對海洋深邃而高遠的論述。對于研制團隊來說,海洋是他們自加入航天隊伍起就不斷精進學習的對象,“只有讀懂海洋,才能經(jīng)略海洋,進而開發(fā)利用海洋,我們要做衛(wèi)星研制隊伍里最懂海洋的人。”


在海洋動力環(huán)境中,“溫、鹽、深、風、浪、流”是讀懂海洋的“六大密碼”。2007年,研制團隊成功實現(xiàn)海洋二號衛(wèi)星立項批復,對海面高度、海面溫度、海面風場等關(guān)鍵海洋動力要素的研究正如火如荼地展開。然而,受限于技術(shù)水平,我國尚不具備完全解讀“六大密碼”的能力。為了更好地滿足應用需求,在2009年,研制團隊錨定了研制高精度海洋鹽度探測衛(wèi)星的目標,去“啃”這塊“硬骨頭”。


“海洋鹽度探測衛(wèi)星的鹽度測量數(shù)據(jù)具有巨大的應用需求及應用潛力,屬于國際熱點和前沿問題,但由于探測手段及反演方法尚未完全成熟,星載海洋鹽度探測技術(shù)仍然處于研究階段。”如何知道海水有多咸?這個問題一直困擾研制團隊。經(jīng)過廣泛調(diào)研,研制團隊認為“輻射亮溫”是海洋鹽度探測的關(guān)鍵,通過高精度獲取亮溫數(shù)據(jù)進一步反演得出海洋鹽度信息是可行的。同時,研制團隊也意識到,海洋鹽度相關(guān)的輻射亮溫信號非常微弱,受到的影響因素多,獲取高精度亮溫數(shù)據(jù)是彼時歐洲、美國同類型衛(wèi)星都尚未完全突破的技術(shù)壁壘。


“歐洲、美國的衛(wèi)星印證了技術(shù)可行性,但數(shù)據(jù)精度都未達到指標要求,我們的目標不僅僅是獲取海洋鹽度信息,我們要攻克高精度技術(shù)壁壘,掌握最高精度的數(shù)據(jù)?!弊源?,這支隊伍繼續(xù)向著海洋更深處執(zhí)著前行。


瞄準0.1psu

既然要做就做到最好


2013年,海洋鹽度探測衛(wèi)星正式納入國家民用空間基礎(chǔ)設施開展先期攻關(guān),研制團隊成功給衛(wèi)星“落了戶”。2015年,為了推動項目立項,研制團隊圍繞“高精度”這個關(guān)鍵詞,從確定技術(shù)方案、開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)兩方面對項目展開研究。


面對高精度探測海洋鹽度這個技術(shù)壁壘,研制團隊從理論源頭——輻射亮溫開始深挖,發(fā)現(xiàn)歐洲、美國同類型衛(wèi)星搭載有效載荷規(guī)模有限,時空分辨率偏低,最終達到的探測精度不佳。在充分研究學習理論知識、吸取同類衛(wèi)星工程經(jīng)驗后,研制團隊摒棄了單一載荷觀測技術(shù)方案,初步確定了“多要素綜合探測”的技術(shù)思路。


作為一顆微波雷達衛(wèi)星,通過獲取亮溫數(shù)據(jù)反演海洋鹽度的過程非常復雜,在反演的過程里,只有盡可能保證亮溫數(shù)據(jù)的精準性,才有可能實現(xiàn)高精度鹽度探測。為了搞清楚影響亮溫的因素都有哪些,研制團隊從輻射亮溫變化機理和衛(wèi)星探測全鏈路著手,梳理出影響亮溫變化的關(guān)鍵因素并逐一進行分析。


據(jù)研制團隊介紹,海洋鹽度所帶來的亮溫信號變化非常微弱,海面溫度、海面粗糙度甚至漁船的通信設備信號都有可能對衛(wèi)星獲取亮溫數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響,團隊需要在“噪聲”中盡可能提取亮溫數(shù)據(jù),積累大量的有效觀測數(shù)據(jù)用于反演。經(jīng)過大量仿真試驗,研制團隊最終確定了多載荷綜合探測技術(shù)方案,通過搭載三臺載荷,獲取亮溫、海面溫度、海面粗糙度、射頻干擾信息,幫助地面人員在處理數(shù)據(jù)時校正干擾因素影響,從而讓遠在太空的衛(wèi)星精準探測到無垠海洋中0.1克量級鹽含量的變化。

  

確定技術(shù)方案后,研制團隊開始針對綜合探測體制、整星電磁兼容、高精度溫控、有效載荷工程實現(xiàn)等開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。研制人員介紹:“每一項技術(shù)都需要攻克新的難題,我們將國內(nèi)海洋鹽度探測領(lǐng)域的專家集合在一起,共同開展技術(shù)攻關(guān),為型號研制奠定堅實基礎(chǔ)?!?/p>


堅持0.4毫米

將工作做到極致

  

艱苦的論證攻關(guān)后,海洋鹽度探測衛(wèi)星得到正式批復立項,進入工程實現(xiàn)階段。研制團隊認為,彼時衛(wèi)星平臺技術(shù)已經(jīng)較論證階段有了較大提升,因此為保證技術(shù)先進性,對衛(wèi)星供配電、數(shù)管、測控、熱控等技術(shù)進行了全面迭代升級,將衛(wèi)星性能“拉滿”,提升應用可靠性。


在衛(wèi)星各個零部件生產(chǎn)出來后,研制團隊在總裝試驗階段遇到了新難題——固面反射面天線地面裝調(diào)和測試難度大。研制人員介紹:“衛(wèi)星的反射面天線是目前國內(nèi)面積最大的固面反射面天線,為了保證觀測精度,要求折疊展開后形面精度要控制在0.4毫米以內(nèi),同時地面試驗時還要克服重力影響,做到形面精度可調(diào)、可測?!?/p>


面對這個難題,研制團隊迭代優(yōu)化技術(shù)方案,不斷提升反射面測試工裝測試精度,經(jīng)過半年時間調(diào)試,優(yōu)化出大反射面天線地面測試方案?;貞浧疬@段歷程,研制團隊表示:“雖然地面重力等因素的影響不可能完全消除,但我們的工作就是要不斷優(yōu)化,力爭將影響降到最低。”


正式進入工程研制階段的那一年,新冠疫情席卷全球,對海洋鹽度探測衛(wèi)星的科研生產(chǎn)帶來嚴峻考驗。疫情期間,為確保元器件、部組件質(zhì)量,研制團隊開啟異地跟產(chǎn)、驗收工作模式,通過強化各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)審查力度等方式,開展遠程產(chǎn)品質(zhì)量管控,有力保證研制質(zhì)量和進度。


“向海而興,向海圖強?!苯ㄔO海洋強國是習近平總書記和黨中央的要求,也是五院始終堅守的目標。隨著衛(wèi)星成功發(fā)射,我國正式具備高精度探測海洋鹽度的能力。未來,五院研制團隊將堅定肩負起建設航天強國、海洋強國的使命責任,聚焦海洋更深處,用實干在“讀懂海洋、經(jīng)略海洋、開發(fā)使用海洋”的路上貢獻遙感力量!




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