【北京日报】“双星”背后的故事(图)

http://www.sina.com.cn 2004年07月26日10:33 新华网

　　7月25日15时05分，“长征二号丙/SM”型运载火箭点火升空。赵建伟摄

　　※：“探测二号”卫星发射升空 “双星探测计划”得以实现

　　新闻纵深

　　“双星”背后的故事

　　4天前从北京急调磁带机

　　探测二号卫星发射前四天，在给即将进入发射状态的火箭进行全面“体检”的过程中，中国运载火箭技术研究院的技术人员发现遥测系统地面记录设备中的一个磁带机卡住了，虽然有备份设备，对火箭发射也不会造成什么致命伤害，但航天人在工作中培养出的一贯“严慎细实”作风，让他们毫不犹豫做出了连夜从北京运送产品进行更换的决定。

　　第二天凌晨，披星戴月从北京疾驰700多公里路程的产品车抵达发射基地。很快，出现问题的部位完好如初。

　　不能有“自由度”的飞行

　　发射“探测一号”、“探测二号”的火箭都是长征二号丙／SM火箭，但每一次发射都会融入新的“内容”。据火箭总指挥郑全宝介绍，此次发射探测二号卫星的火箭，其入轨精度要求更高。探测一号卫星的轨道高度要求是67000公里，这是我国发射卫星运行轨道最高的一次，实际达到78000多公里，反而使一些以前探测不到的空间由此也可以覆盖了，产生了意想不到的效果，用户非常满意。而探测二号卫星为满足多点探测的需要，其轨道高度必须按“指标”走，不能打高，也不能打低，也就是说，火箭在飞行途中的“自由度”受到限制，必须严格按规定动作来。这在无形之中就增加了“驾驶”难度。为此，研制人员在软件设计方面做了大量计算并进行修改，同时相应调整硬件，最终让苛刻的条件变成了火箭圆满入轨的现实。

　　多个保险招数避免“追尾”

　　长征二号丙系列运载火箭因多年保持不败记录而声名显赫，但在接下双星探测计划的发射任务后，根据探测卫星高轨道的特点及要求，火箭要做相应的改进。最突出的一点，就是在火箭一级、二级的上面，又增加了一个全新的上面级SM。虽然只是在长征二号丙后面加了SM这两个字母，但蕴涵的其实是火箭研制更高的难度。

　　上面级把卫星释放出去后，燃料还没有完全用尽，因此它还会继续沿着轨道运行。在这种情况下，上面级与同方向行驶的卫星之间会不会发生剐蹭现象？研制人员经过仔细分析研究，认为即使这只是一个万一，也要百分之百地避免。他们采用多个保险招数对此加以改进，一招是在卫星与上面级之间增加了多个分离弹簧，加快了两者之间的分离速度；另一招是在上面级还没有追上卫星时，就用调姿的方式改变其运行方向，岔开飞行轨道。这样就可减少后效作用，通俗的话说就是避免了“追尾”，从而保证了卫星的绝对安全。

　　“探测二号”的成功发射，再一次考验了上面级，同时表明长征二号丙系列火箭技术迈上了一个新台阶。

　　对卫星实施“隐身术”

　　探测卫星的底部有一个伸出3米远的探头，由其探测需要的科学数据。为了避免卫星自身对探测信号的干扰，卫星实际上是隐身的，这样才能保证探测仪器测量到真实的参数。在探测一号卫星上实施“隐身术”时，灵敏的磁强计（一种用于测量磁场的仪器），在一定条件下还是有微弱干扰，这令中国空间技术研究院的研制人员感到不十分理想。为此，他们在探测二号卫星身上花了很大气力进行改进。

　　探测卫星总设计师张永维带领工程师们一起挑战这一高难课题。他们对星上所有电缆网走线、印制版的制作等进行全面“梳理”，采取了各种消除干扰的工艺和办法。这期间，他们还对卫星所有暴露于太空的表面大密度地进行了抽样测量，测量的表面电阻点数超过了5000个，发现不合格的就马上更换。5000个点的测量，需要极大的耐心与格外的细心。当设计师们看到经过一点一点努力，卫星的“隐身术”终于越来越高明时，对不断提高卫星性能充满了信心。

　　进度令欧洲合作伙伴惊讶

　　双星计划从2001年10月立项，到2004年7月完成两颗卫星的在轨部署，总共不到三年的时间。这样的速度，对卫星研制队伍说来，无疑是高难度的挑战。

　　探测卫星总设计师张永维告诉记者，因为要与欧洲空间局已经在2000年7月、8月升空的4颗星一起组成6点交汇立体探测网，中方的研制进度就要加快，同时，卫星要穿越磁层、辐射带，面对的空间环境比欧洲的4颗星更恶劣。

　　一开始，欧洲人不相信中方能在三年内研制两颗卫星。他们更想不到的是，当他们悠闲地在中国各地度假时，中方研制人员正在加班加点，连节假日也不休息。如此“轻敌”的结果，反造成了欧方研制的探测仪器跟不上中方的研制进度了，一个项目经理因此被撤换。

　　探测一号、探测二号两颗卫星，上面的接插件、各种接口加起来有几百个，测试时没有发现一个差错。欧洲空间局派来的工程师也一同参加测试，看到这样的结果，佩服得竖起了大拇指，他们坦率地说，这在他们的公司也很难做到。文／中国航天报记者冯春萍

　　新闻回放

　　中国“双星”成功布网

　　昨天15时05分，中国“双星计划”的第二颗卫星———“探测二号”，从太原卫星发射中心发射升空，30分钟后准确进入预定轨道。至此，我国科学家于1997年提出的“地球空间双星探测计划”得以实现。它与欧洲空间局“磁层探测计划”联合布网，将使人类历史上首次实现对地球空间的六点立体探测，这是我国第一次以自己的先进空间探测项目同发达国家从技术到应用的高层次、实质性的对等合作。

　　昨日下午3时05分，随着黄土高原上一声惊天震地的巨响，长征二号丙／SM火箭直冲云霄。火箭飞行30分钟后，西安卫星测控中心传来的数据表明，探测二号卫星已准确进入近地点高度为681公里、远地点高度为38278公里、倾角为90度的轨道，发射获得圆满成功。

　　“地球空间双星探测计划”是中国与欧洲合作的第一个科学探测卫星项目，将与欧空局最为重要的“磁层探测计划”密切配合，形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测，成为国际空间探测计划中的重要组成部分。

　　“双星计划”由中国科学院主持。这一计划由两颗以大椭圆轨道绕地球运行的小卫星组成。其中，“探测一号”是赤道星，已于2003年12月30日在西昌卫星发射中心发射升空。这次发射的“探测二号”是极轨星。“双星计划”中的两颗卫星———“探测一号”、“探测二号”均由中国航天科技集团公司与中国空间技术研究院共同出资组建的航天东方红卫星公司负责平台研制及卫星总成，星上有效载荷各由8台探测器组成，其中数据的采集、管理与传输以及部分探测仪器由中国科学院空间科学与应用研究中心研制，其它的探测仪器由欧空局协调5家欧洲科研机构负责研制。此次发射的探测二号卫星，重约343公斤，设计寿命12个月，其构型与探测一号卫星基本相同，只是装载了功能不同的有效载荷。

　　用于发射探测二号的运载火箭，是素有“金牌火箭”之称的长征二号丙火箭的改进型，由中国运载火箭技术研究院为主研制。该型火箭是由两级状态的长征二号丙火箭加固体上面级SM组成，上面级主要用于实现卫星的变轨、调姿和起旋，以满足卫星入轨的要求，达到预定的轨道高度。

　　长征二号丙及其改进型火箭至此已创下连续22次成功发射的纪录。这次发射也是我国长征系列运载火箭的第77次飞行，同时将中国航天自1996年10月以来连续发射成功的纪录刷新到第35次。

　　特别解析

　　“双星”预报磁层空间“天气”

　　“双星计划”中的探测一号、二号卫星到底是干什么用的？

　　“双星计划”首席科学家刘振兴院士向记者介绍说，目前，普通人对空间自然灾害的认识远不如对身边气象变化的了解。在太阳活动和行星际扰动影响下，地球空间会经常发生爆发性的剧烈扰动，这些扰动被统称为地球空间暴，其中磁层空间暴是地球空间暴的最重要部分，也是一些其它地球空间暴产生的源头。磁层空间暴主要包括磁层亚暴、磁暴、磁层粒子暴等，它们是最主要的空间灾害天气。地球空间暴是产生航天器故障、威胁航天员安全、导致通信中断、影响导航与定位精度的主要原因。迄今已发生的几千起卫星故障中，大约40％是由空间环境异常引起的。然而，这些与人类活动密切相关的磁层空间暴，其产生机制和发展规律目前尚不为人类所了解。研究地球空间的这些“暴”，就是为了今后有办法预防空间灾害对人类产生的不利影响。

　　“双星计划”中的探测一号卫星（赤道星），运行在近地点555公里、远地点78051公里、倾角28．5度的轨道，主要用于探测近地磁尾区的磁层空间暴过程及向阳面磁层顶区太阳风能量向磁层中的传输过程。此次发射的探测二号卫星（极轨星），运行在近地点681公里、远地点38278公里、倾角90度的轨道，用于探测太阳风能量和近地磁尾区能量向极区电离层和高层大气的传输以及电离层粒子向磁层中的传输过程。这两颗卫星分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区，两星相互配合，构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系，可以对地球空间暴发生机制和发展规律进行立体探测，进而建立磁层空间暴的物理模型、地球空间环境动态模型，提出预报方法。

　　已于2003年12月30日发射升空的探测一号卫星，至今已经在太空中运行半年多了。在这次发射之前，刘振兴院士向记者透露，探测一号卫星各系统的运行正常，星上各项科学仪器工作状态良好，与欧洲“磁层探测计划”中的4颗星配合也很好，已经取得了大量高分辨率的科学探测数据。探测二号发射成功之后，要尽快进行数据研究，力争对磁层空间暴的产生、发展等关键科学问题在近两年内有突破性的研究进展。（来源：北京日报）

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