近日,中國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和”號成功入軌,宣告中國正式進入“探日時代”。這顆衛星中有一位“宇宙萌新”——艙間高速激光通信單機。該設備由中國航天科技集團八院802所激光中心團隊研制,在太陽探測科學技術試驗衛星中負責艙間數據傳輸任務,這也是國內首個接入衛星平臺的艙間無纜化激光數傳設備,按計劃將在軌工作三年。
據介紹,隨著衛星應用技術的高速發展,空間激光通信技術應運而生。802所自2008年起便開始鉆研空間激光通信技術,研制的產品也有多次在軌驗證經驗。
“以往都是搭載衛星進行在軌驗證,采用間斷開機的模式,這次跟隨太陽探測科學技術試驗衛星入軌,三年中將長期上電不間斷工作。”802所所長助理、激光中心主任劉錫民介紹道。“利用激光在雙超平臺的兩艙間實現高速、無接觸式數據通信,在國內甚至國際上都是首創。”
激光通信子系統作為主要通道,將在衛星全壽命周期內執行艙間數據傳輸任務,包括各單機狀態的遙測信息以及各種遙控指令。
以往,待衛星平穩入軌后,激光通信單機才會開機開展工作。太陽探測科學技術試驗衛星由于雙艙的特殊結構,在火箭發射到入軌的“主動段”,便需要激光通信單機加電投入使用,使平臺綜合電子能夠對載荷艙的各單機進行狀態監測和遙控。
型號主任師付森說:“這是802所承擔宇航產品研制以來,產品首次作為平臺單機,且要在主動段開始工作,需要經受住比較惡劣的環境挑戰。” 為此,激光通信單機在無數次抗振動試驗中久經考驗。
在全新的通信模式下,激光通信子系統采用了一種特殊的光學設計方案,能夠在兩艙存在一定位移、擺角的情況下,實現雙向無誤碼高速傳輸。
太陽探測科學技術試驗衛星將對太陽進行高分辨率的光譜成像,會產生巨大的科學數據,而激光通信子系統具備高速的激光傳輸接口,可以將科學載荷數據傳輸速率提升到GHz,將星內數傳帶寬大大提高,為載荷的高清成像數據積累提供了有效保障。同時,單機設計了各類接口近10個,以實現高低速數據的快速組幀與解包,平臺間數據傳輸更為流暢。
激光單機需要在軌長時間開機,采用了空間抗輻照、抗單粒子等設計,有效提高了可靠性及工作壽命。“通過可靠性設計,艙間激光通信設備在衛星上的表現,一定能給出一份令人滿意的答卷。”項目組對他們的研究成果充滿信心。
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