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    北斗三号09组卫星成功发射 北斗三号基本系统建成

    2018-11-22

      11月19日凌晨2时07分,长征三号乙运载火箭(简称“长三乙火箭”)与远征一号上面级在西昌卫星发射中心点火升空,成功将北斗三号工程第18、19颗组网卫星送入预定轨道。至此,今年北斗三号卫星高密度发射任务圆满完成,这也标志着北斗三号基本系统已建成。该系统包括18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球静止轨道卫星,可服务“一带一路”国家和地区。

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      △长三乙火箭点火起飞

      本次任务是北斗三号工程的第10次发射,10次发射均由长三乙火箭完成,充分验证了火箭的可靠性。本次发射也是火箭院2018年第20次宇航发射,刷新了年度宇航发射次数纪录。

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      △火箭转场

      近年来,长三乙火箭实行“去任务化”设计,大大提高了火箭的适应性,火箭状态也较为稳定。西昌卫星发射中心是长三乙火箭的“主战场”,火箭在这里执行过多次发射,此次任务对于长三乙火箭来说也是“轻车熟路”。

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      △火箭吊装

      据远征一号上面级总体副主任设计师周佑君介绍,此次任务是远征一号上面级今年的收官之战。去年年底以来,远征一号上面级与长三乙火箭九度携手,以“一箭双星”方式发射18颗北斗三号中圆地球轨道卫星。本次发射的卫星与此前相比,增加了若干载荷设备,双星总重量增加40公斤,创上面级历史任务卫星重量之最。为此,型号队伍开展了一系列改进工作,提高上面级运载能力:采用能量密度更高的卫星供电锂离子蓄电池,减轻上面级的结构重量;精准分析卫星的质量特性变化的影响,通过上面级轨道优化与制导姿控仿真分析,优化上面级推进剂加注量。

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      △星罩组合体转场

      除了重量更重,此次发射的卫星个头也更大,双星之间、星罩之间的间隙较以往更小,对接安装卫星的操作难度更大,火箭飞行过程中以及卫星分离时,星罩之间、双星之间发生碰撞的风险更大。对此,型号队伍通过模拟装配、精细化的卫星分离仿真分析及远场分析等,控制风险,确保了卫星的安全。

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      △星箭对接

      本次发射是长三甲系列火箭第94次执行发射任务,长征系列运载火箭第291次发射。

      从起步开始,北斗三号就注定是不凡的。在北斗工程的“大棋局”中,“三步走”的战略既符合我国国情,又富于创新性和预见性,为世界导航领域的技术路线贡献了中国智慧?;毓宋夜倍饭こ探ㄉ?,北斗一号实现了中国导航卫星从无到有,使我国成为继美、俄之后第三个拥有导航卫星的国家,北斗二号突破了区域混合导航星座构建、高精度时空基准建立等关键技术,跻身国际卫星导航系统四大服务商,启动于2009年的北斗三号站在前两代系统的肩膀上,总结了跟跑和并跑国外卫星导航系统的经验,开始尝试冲刺和领跑。

      在正样设计之初,北斗三号就把服务精度设计目标设定在尚未发射的第三代GPS导航卫星及伽利略导航系统设计指标之上。为此,研究院率先提出国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制,形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案,解决了全球布站、卫星境外监测的难题;研发国内首个适于直接入轨一箭多星发射的“全桁架式卫星平台”,在载荷平台重量比、平台功率质量比等方面达到国际先进水平;构建了新型空间时频基准和导航信号完好性监测方案,采用了更为可靠的载荷重构技术;卫星设计寿命由8年提升至10-12年,在轨运行工作可靠性有了大幅提升。此外,北斗三号卫星还配置了新一代原子钟,通过提升原子钟指标,提升了用户体验。

      相继发射的十九颗北斗卫星中,不论是全身披挂“新神器”的试验星,还是可以“自我诊断”、长寿命、高可靠的首发双星,亦或是新增国际搜救功能的老十三、老十四,以及怀揣多项绝技的“吉星一号”老十七,再到刚刚发射成功标志着基本系统收官的双星……北斗三号卫星不断挑战自我、深化认识、寻求突破,在比肩世界一流的征途上稳步前进。

      大格局:快速布网,高效!

      “到2020年建成全球导航系统,为全球所有国家和地区提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务”,承诺的背后,是北斗三号快速组网的空前挑战。即便是曾创下3年发射14颗北斗二号卫星佳绩的研究院,如此快的批产速度也无疑是最严峻的挑战。

      连续作战,随时切换,天上、地面、单机、系统、在轨、在研,干着发射场的星,管着天上飞的星,操心正在做的星——这就是研究院北斗人的工作模式。一年之内完成基本系统建设的奇迹,不是依靠“人海战术”实现的。和“前辈”相比,北斗三号在前方发射场的卫星试验人员数量减少了近一半、全流程时间缩短了近三分之一。后方北京的在研情况也是一样,不论是人员还是研制周期都大为缩减。

      “我们非常注重以科学的管理加强卫星地面试验验证”,中国空间技术研究院北斗三号卫星总指挥迟军道出了秘籍。研究院首次在北斗三号卫星测试中采用远程测试的方法,西昌北京实时联动,充分发挥后方判读专家的保障作用,从而提高了发射场测试效率,大幅减少了发射场人员数量。此外,研究院还在优化发射场测试项目、开展无线测试等方面做了许多尝试。

      流程的优化,新方法、新技术的采用,体现了研究院在空间技术方面的自信。近年来,研究院不断提升“宇航智造”能力,在高质量、高效率、高效益研制方面积累了宝贵的经验,练就了“更快、更高、更强”的造星本领。研究院针对北斗卫星批量研制特点,打造出AIT研制脉动式生产线、数字化车间、采用智能检验装配、三维总装等新技术,带来了研制效率的革命性提升;通过采用高性能运算单元、中心管理单元等先进技术,实现了卫星至少60天的完全自主运行能力;高模量碳纤维太阳翼基板国产化攻关成功、桁架结构主承力结构升级,打造出“更强壮”的中国星;新一代国产高精度铷原子钟和新型导航信号在北斗三号卫星上的成功应用,频率稳定度和信号质量较北斗二号区域导航系统大幅提高,推动导航水平达到“米级精度”。

      同时,立足中国航天系统工程管理理念,研究院开创了导航组网卫星研发管理新模式,实现了“一支队伍,多个任务,协调统一”项目群管理的技术和方法全面创新,坚持“思想上有凝聚力,管理上有创新力,行动上有执行力”,最早形成并实践了中国航天产品工程的理论和方法,建立健全了可持续发展的导航卫星研究与管理体系,树立了我国宇航产品工程管理的典范,有力托举了北斗导航卫星组批生产和密集发射。

      中国星:自主可控,担当!

      作为响当当的国之重器,北斗三号充分继承了两代“前辈”的拳拳爱国心,在技术上做到了自主可控?!霸诒倍啡徘捌诼壑ぶ?,我们就明确提出元器件和器部件国产化自主可控的目标,科学制定实施方案,全力以赴抓落实”,北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军说:“从长远可持续发展来看,必须坚定地走国产化的道路,做到核心在手”。北斗三号在“前辈们”国产化的基础上,又实现了长足进步。目前北斗三号卫星上所有使用的部件,全部实现了国产化?!肮丶际?、核心技术掌握在自己手中,最重要的是我们要有这方面的决心和意志!”中国空间技术研究院北斗三号卫星总设计师王平斩钉截铁地说。为此,研究院北斗研制团队承担了进度、质量风险等极大的压力,付出了艰辛的努力。为了确保新技术和国产设备的可靠性,团队用了超过一般卫星3倍多的时间反复验证、测试、迭代。研究院甚至会主动帮助生产厂家改进技术和管理流程,毫无保留地传授经验。王平坦言,“我们不断地在风险、质量等各种因素之间权衡、决策,但即便是在最艰难的时候,也从未动摇过国产化的信心和决心,因为要打造世界一流工程、实现航天强国梦,离不开国产化”。

      让人欣喜的是,在北斗卫星工程的牵引和培育下,国产化元器件众多的生产厂家不断提升技术能力和工艺水平,全面支撑了工程需求,形成了全国大协作的良好局面?!氨倍坊〔芬咽迪掷沸钥缭?,国产北斗芯片实现规?;τ?,总体性能达到甚至优于国际同类产品”,中国空间技术研究院北斗三号卫星总设计师陈忠贵评价道。国产化作为北斗系统工程的一个重要缩影,对我国基础工业有极大的推动和牵引作用,同时,国家工业基础的进步也保证了北斗工程的发展,两者互相促进,充分展现了我国的综合实力和创新能力。此外,研究院通过北斗系统的研发工作直接促进了应用产业链的形成,已成为国家经济发展和国防建设的“助推器”和“倍增器”。

      航天报国心,北斗导航情。目前,北斗三号系统某些关键指标已优于国际其他卫星导航系统,中国空间技术研究院正在持续提升北斗三号连续性、稳定性和可用性,坚决保证服务不间断。面对全面建成全球导航系统的目标,研究院承担着更加艰巨的任务。面向未来卫星导航技术发展,研究院发扬“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神,开展了一系列卫星导航领域核心技术论证,为“更加泛在、更加融合、更加智能”的国家时空体系建立提供了重要支撑,为未来卫星导航技术发展谋篇布局,贡献更多的研究院方案和中国智慧。


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