愛(ài)好攝影的人一定不會(huì)對(duì)“云臺(tái)”陌生，將手機(jī)或相機(jī)安裝在云臺(tái)上，在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下，也可輕松拍出專業(yè)大片。

在10月14日晚成功發(fā)射的太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”上，也用上了一個(gè)“云臺(tái)”。

記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)八院控制所獲悉，該所承擔(dān)了衛(wèi)星平臺(tái)艙控制分系統(tǒng)的研制工作，并首次應(yīng)用相對(duì)控制技術(shù)，確保衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行在任務(wù)軌道上，也為星上載荷提供了穩(wěn)定工作環(huán)境。

5種不同的指向模式讓全能的“駕駛員”輕松應(yīng)對(duì)挑剔的“乘客”

“羲和號(hào)”的主要科學(xué)載荷為太陽(yáng)空間望遠(yuǎn)鏡“Hα成像光譜儀”，它將在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)空間太陽(yáng)Hα波段的光譜成像探測(cè)。

與以往不同，“羲和號(hào)”的載荷不是固定連接在衛(wèi)星平臺(tái)上的，而是安裝在一個(gè)專門(mén)的載荷艙中，而載荷艙則整體安裝在平臺(tái)艙上。

“平臺(tái)艙好比是飛機(jī)，控制分系統(tǒng)就是駕駛員，需要保證飛機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在航線上，;而乘客就是載荷，這非常考驗(yàn)駕駛員的駕駛水平。”分系統(tǒng)行政指揮林榮峰說(shuō)。

“Hα成像光譜儀”的設(shè)計(jì)有很多不同的工作方式，有時(shí)需要控制衛(wèi)星姿態(tài)依次指向太陽(yáng)圓盤(pán)的九個(gè)不同區(qū)域;有時(shí)需要控制衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行連續(xù)的擺掃觀測(cè);有時(shí)需要控制衛(wèi)星姿態(tài)指向空間特定區(qū)域;而在兩艙解鎖時(shí)，還需要平臺(tái)艙跟隨載荷艙實(shí)現(xiàn)相對(duì)姿態(tài)控制，這些都對(duì)平臺(tái)艙的控制提出很高的要求。

林榮峰說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了5種不同的指向模式并及時(shí)響應(yīng)和切換，讓平臺(tái)艙能輕松應(yīng)對(duì)載荷的多種工作需求，保證對(duì)太陽(yáng)的穩(wěn)定連續(xù)觀測(cè)。“盡管乘客很挑剔，但我們的駕駛員更全能，也更智能。”

鎖定時(shí)“合二為一”，解鎖后“各自安好”

與手機(jī)在云臺(tái)上的連接方式不同，載荷艙通過(guò)磁懸浮的方式與平臺(tái)艙連接，并且具備鎖定和解鎖兩種狀態(tài)。

“當(dāng)兩艙鎖定時(shí)，太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星與以往的衛(wèi)星完全一樣。對(duì)平臺(tái)艙的控制實(shí)際上就是對(duì)整星的控制。但一旦兩艙解鎖，情況就大不相同了。”分系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人聶章海仔細(xì)介紹道，“載荷艙與平臺(tái)艙存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)艙必須實(shí)時(shí)跟蹤載荷艙，但兩艙間隙只有5毫米，平臺(tái)艙在跟蹤載荷艙運(yùn)動(dòng)時(shí)還要注意絕對(duì)不能讓兩艙之間發(fā)生碰撞。

為了實(shí)現(xiàn)這一相對(duì)控制要求，平臺(tái)艙設(shè)計(jì)師們與載荷艙和總體技術(shù)人員在控制所聯(lián)合進(jìn)行了兩個(gè)多月的技術(shù)攻關(guān)，細(xì)致地考慮了任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)傳輸、控制解耦、故障處理等各個(gè)方面的要求，仔細(xì)推敲任務(wù)流程中每個(gè)細(xì)節(jié)，最終確定了平臺(tái)艙和載荷艙的控制方案，實(shí)現(xiàn)了0.001°的相對(duì)控制精度。

隨后，團(tuán)隊(duì)在兩年多的研制過(guò)程中，完成了平臺(tái)艙和載荷艙的聯(lián)合仿真測(cè)試任務(wù)，并分析了測(cè)試和試驗(yàn)中平臺(tái)艙控制分系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)持續(xù)開(kāi)展了分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作。

此外，平臺(tái)艙管理單元還設(shè)計(jì)了雙機(jī)冗余方案，在團(tuán)隊(duì)多輪設(shè)計(jì)、仿真及驗(yàn)證工作后，主備份計(jì)算機(jī)可進(jìn)行自主故障診斷與切機(jī)，確保衛(wèi)星順利完成姿態(tài)控制任務(wù)。(李柏楊 科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳)

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