最高“天眼”高分四号：“高”在何处

第五航天学院的研究人员已经完成了开发高芬四号卫星的任务。第五空间绘画学院

记者潘晨杨燕、薛迎民，记者甘晓

高芬4号卫星由航空航天科技集团第五研究院开发，运行距离地球36000公里，被称为当今观测地球的最高“太空之眼”。

这意味着，中国有望突破地球同步轨道遥感卫星总体设计、控制技术、长期在轨运行、高稳定性集成结构和高轨道高分辨率相机等诸多关键技术。

遥感卫星总体设计技术引领登上轨道

总体设计是卫星开发项目的“龙头”。世界上没有设计高轨道和高分辨率光学遥感卫星的工程实施先例。

与低轨道相比，高轨道光学遥感卫星设计技术面临许多新问题。例如，如何应对太空辐射、百度温差等温度变化的轨道环境测试，如何在距离地球数十倍的太空中保持“良好的视力”等。与通信和导航卫星领域的"高轨道兄弟"相比，高轨道遥感卫星的设计也面临高稳定性的要求，以确保照片不会"抖动"。这给高芬四号的系统设计带来了困难和挑战

在高芬四号卫星总指挥兼总设计师李果的领导下，第五研究所综合部总设计师在没有在轨飞行先例和成熟技术体系可供借鉴的情况下，迎接了成像质量保证、卫星构型设计、工作模式设计、微振动等带来的一系列挑战。突破了总体设计的关键技术，设计了高水平的总体卫星方案，形成了我国第一个高轨道遥感卫星平台。

迄今为止，中国遥感卫星整体技术首次登上了高轨道顶峰，为“站得高、看得远、射得好”提供了坚实的系统保障。

长寿命高精度快速机动

与处于相对静止状态的地球同步通信卫星不同，高轨道遥感卫星应快速瞄准观测目标，并瞬时稳定地拍摄照片。快速姿态机动和高稳定性控制是卫星的关键技术之一。

为此，五院502研究所的技术人员突破了“小角度快速机动技术”，为高芬四号安装了四个大力矩动量轮。研究人员还从卫星平台的两个主要运动部件——飞轮和太阳能电池板驱动机构入手，将振动降至最低。同时，“微步细分”太阳能电池板驱动机构以小步长运行，避免大步幅前进引起的振动干扰，使转动更加平稳。他们新开发了“大扭矩飞轮”，具有输出扭矩大、控制精度高、使用寿命长、重量轻、使用方便等特点。，在调整姿态时实现快速机动。

同时，为了满足高芬四号卫星8年的运行要求，研究人员致力于对其进行全方位的研究并帮助其“延长寿命”。他们深入分析了影响卫星平台、有效载荷寿命和可靠性的因素，深入研究了地球同步轨道卫星的空间环境，全面增强了高芬四号的“抵抗力”。

例如，为了应对午夜的阳光照射，设计者提出了一种“避免阳光照射”模式，即控制系统自动避免阳光照射。为了应对辐射，研究人员为最初应用于低地球轨道卫星的电子独立系统和光学薄膜系统设计了防辐射系统，从而提高了对空间环境的适应性。

摄影更稳定，成像更清晰。

高芬4号卫星携带的相机口径很大，但是如果相机带有“炮管”不能安装在合适的“三脚架”上，就会导致成像模糊。

第五研究院综合部的研究人员第一次采用了集成结构，创新性地设计了一个空间“零变形”的“三脚架”。五院529厂设计了一套新的组合工装，不仅可以一次成形复杂结构，还可以同时保证异常结构各平面的精度。此外，他们首次使用交替冷却和加热的方法来释放复合结构内部的应力，使“三脚架”更加稳定。

在成像质量方面，为了更好地适应高轨道的恶劣空间环境，负责开发高分辨率卫星四号相机的508台高分辨率相机创造了一批“第一”，如第一次使用1亿像素的可见光器件和100万像素的中波红外器件，第一次使用大面积阵列凝视成像系统，第一次使用中波红外和可见光同口径的光学设计。研究人员还进行了卫星成像参数优化、高轨图像辅助数据设计等一系列技术突破，突破了复杂成像条件下高轨遥感卫星成像质量保证技术。

此外，将解决高轨道红外探测器的一系列关键技术，以确保红外探测器在高轨道的首次成功应用。

中国科学新闻(2015-12-30，第一版集锦)