北斗三號衛星有效載荷系統全部國產化

7月29日,北斗三號全球導航系統第9、10顆衛星在西昌衛星發射中心以一箭雙星成功發射。記者從航天科技集團五院西安分院瞭解到,北斗三號衛星的有效載荷實現了部件級100%國產化率。

全國大聯合

建設屬於中國人自己的全球衛星導航系統,除了要滿足苛刻的系統性能指標外,更重要的是關鍵技術和產品研製都必須自主可控。

“如果說要實現一兩顆衛星有效載荷的國產化,按照傳統的研製方法還能解決,但是30顆衛星數量巨大且種類各異,我們就必須尋求更高效的辦法。”航天五院西安分院北斗三號衛星副總設計師張立新說。

為了實現這個目標,五院西安分院在原子鐘、行波管放大器、固態放大器、微波開關、大功率隔離器等5大類19項國產化部件方面推進研製,並以“全國大聯合”的開闊視野,抓總組建了由20多家科研院所和高校組成的研製隊伍,最終實現了有效載荷部件100%國產化。

據張立新介紹:“我們聯合的這20多家研製單位,在各自的技術領域內技實力都是數一數二的,但他們大多沒有生產過航天級產品的經驗。”航天產品要經歷太空環境的嚴酷考驗,不論在設計還是生產製造、試驗驗證等各環節,都有著比一般產品更為嚴苛的把關條件,為了讓大聯合的隊伍快速適應航天產品研製要求,航天五院西安分院與聯合研製的單位一起制定設計方案,定期去研製單位進行質量管控和交流,終於在規定的時間內完成了國產化批生產的重任。這20多家聯合研製單位參與了北斗三號有效載荷的研製,使得國內具備航天產品研製能力的隊伍不斷擴大,大大增強了我國航天產品整體研製實力。

軟件促製造

國產化的問題解決了,30顆衛星怎麼快速造出來又成為新的難題。為此,五院西安分院創新提出衛星有效載荷新的設計理念,將硬件平臺固化,軟件則可以根據需求進行變化及升級,就好比智能手機,可以通過“刷機”實現系統升級。將不變的部分先進行研製投產,再根據不同時期的不同需求對有效載荷進行升級,將3年的研製週期縮短了一半,而產量卻翻番,大大地提升了研製的效率。

固化硬件平臺,主要針對的是北斗三號實現基本導航服務功能的有效載荷來說的,將有效載荷的狀態、工藝及測試方法進行固化,形成流水線式的生產。而“刷機”升級的是一些增值功能,最具有代表性的就是在軌重構功能。導航衛星實現定位、導航、測繪、救援等功能,主要依靠有效載荷系統,而隨著北斗的應用越來越廣泛,人們對於導航衛星可提供的服務需求將會有所增加,這時候,只要改變有效載荷中的部分軟件,就能實現新的導航功能。例如,通過改變注入軟件增加導航信號、改變信號頻率等來解決“導航信號不夠用”、“信號質量不好”等問題。除此之外,衛星在運行過程中,可能會出現這樣或者那樣的問題,在軌重構就能及時有效的解決問題。航天五院西安分院的設計師們一邊研製產品,一邊不斷地通過軟件升級更新產品,這樣才能使得北斗三號實現全球組網後,成為整體先進、局部領先的全球導航系統。

除此之外,航天五院西安分院通過遠程自動化測試系統,具備了4顆衛星可同時進行各類測試的能力,衛星有效載荷的測試效率提高了近50%。(來源:國家航天局)


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