新技术“搭桥”北斗双星

■本报记者甘晓，通讯员潘晨

8月9日，第18颗和第19颗北斗导航卫星首次建立了星间链路。随后，第19颗北斗导航卫星通过星间链路，被第18颗北斗导航卫星成功接收，并返回到第一帧星间遥测。

这是继7月25日两颗北斗导航卫星在西昌卫星发射基地成功发射后的又一个好消息。

星间链路的建立标志着中国成功验证了全球导航卫星星座自主运行的核心技术，为全球卫星导航系统的实现奠定了坚实的基础。然而，在两颗北斗导航卫星“搭桥”的背后，许多新技术如星间链路网络协议、空间相控阵天线、自主导航技术、综合电子子系统等不可或缺。

连接卫星的“高速公路”建设

北斗双星要想冲出亚洲走向世界，必须灵活适应空间环境，保持卫星与地面和卫星之间的连通性。突破北斗导航星座自主运行技术已成为研究团队面临的首要任务和最大困难。

"我们必须走自主和控制的道路，否则我们无法实现可持续发展."北斗导航卫星总设计师谢军说。

然而，建造一条连接浩瀚宇宙中两颗小卫星的“高速公路”并不容易。为此，中国航天科技集团公司第五研究院(以下简称第五研究院)建立了全新的自主运行子系统，投入了充足的资源解决星间链路和星座自主导航技术的关键问题。

解决关键问题后，研究团队率先提出了新的混合星间链路方案，完成了星间链路需求的分析和设计，形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议和系统方案设计。

与此同时，该团队克服了空间相控阵天线等技术难题，以确保北斗导航卫星从远处“牢固而准确地固定”。

北斗导航卫星的总设计师王平表示:“星间链路功能实现了卫星之间的通信和测距，从而大大提高了导航系统的自主可控能力。”

为北斗写一种通用“语言”

卫星间硬件互连后，只有实现实时软件互连，卫星才能进行完美的“对话”。这里的“软件”指的是“自主导航技术”。

该技术可以分离导航卫星，独立完成导航任务，为用户提供高精度的导航服务。据记者了解，目前，世界上所有的导航系统都在努力攻克星座自主导航技术。

自2000年以来，第五航天研究院综合部在中国率先开展了星座自主导航技术的研究。十年后的2010年，该团队承担了国家重大北斗项目自主运行的关键技术研究工作。通过自主导航总体方案设计到各种算法的设计与实现，历时三年才最终自主开发出车载自主导航软件。

在业内人士看来，这项技术的成功开发使“北斗”能够以一种通用的“语言”进行灵活而全面的对话，以确保为全球用户提供更好的服务，并支持中国特定用户的更高要求。

“超级管家”精准指挥

“综合电子子系统”最早出现在北斗导航卫星上，被研究人员亲切地称为“超级管家”。该系统实现了对各子系统健康运行的监控，并组织力量部署，充分实现了卫星的自主管理。

早在2010年，在新一代北斗导航卫星方案论证之初，面对更快、更准确、更精确的技术要求，第五航天研究院的设计人员对卫星设计方案进行了全面优化，并开始了综合电子子系统的初步研究。

最新的“综合电子子系统”是在以前的遥感和遥控以及自主能源和自主热控管理的基础上升级的。据第五航天研究院相关负责人介绍，“综合电子子系统”承担了自主导航算法、星间网络处理、姿态轨道控制、全卫星配电、全卫星加热器管理和火工品管理等任务。

该子系统从顶层优化了整颗卫星的信息流和产品组合方式，减少了整颗卫星设备之间的接口，与区域北斗导航卫星的数码管子系统相比，重量减轻了30%。同时，“综合电子子系统”满足了新一代北斗导航卫星自主导航功能和星间网络处理功能的高时间处理要求。

“与区域导航卫星相比，这两颗卫星的‘集成电子子系统’大大提高了信息集成水平，从而提高了整个卫星的效率。”谢军说道。

《中国科学新闻》(第一版集锦，2015年8月12日)

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