探日衛星“羲和號”用上“云臺” 輕松應對挑剔“乘客”

愛好攝影的人一定不會對“云臺”陌生，將手機或相機安裝在云臺上，在運動場景下，也可輕松拍出專業大片。

在10月14日晚成功發射的太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”上，也用上了一個“云臺”。

記者從中國航天科技集團八院控制所獲悉，該所承擔了衛星平臺艙控制分系統的研制工作，并首次應用相對控制技術，確保衛星穩定運行在任務軌道上，也為星上載荷提供了穩定工作環境。

5種不同的指向模式讓全能的“駕駛員”輕松應對挑剔的“乘客”

“羲和號”的主要科學載荷為太陽空間望遠鏡“Hα成像光譜儀”，它將在國際上首次實現空間太陽Hα波段的光譜成像探測。

與以往不同，“羲和號”的載荷不是固定連接在衛星平臺上的，而是安裝在一個專門的載荷艙中，而載荷艙則整體安裝在平臺艙上。

“平臺艙好比是飛機，控制分系統就是駕駛員，需要保證飛機穩定運行在航線上，;而乘客就是載荷，這非常考驗駕駛員的駕駛水平。”分系統行政指揮林榮峰說。

“Hα成像光譜儀”的設計有很多不同的工作方式，有時需要控制衛星姿態依次指向太陽圓盤的九個不同區域;有時需要控制衛星姿態對太陽進行連續的擺掃觀測;有時需要控制衛星姿態指向空間特定區域;而在兩艙解鎖時，還需要平臺艙跟隨載荷艙實現相對姿態控制，這些都對平臺艙的控制提出很高的要求。

林榮峰說，研究團隊設計了5種不同的指向模式并及時響應和切換，讓平臺艙能輕松應對載荷的多種工作需求，保證對太陽的穩定連續觀測。“盡管乘客很挑剔，但我們的駕駛員更全能，也更智能。”

鎖定時“合二為一”，解鎖后“各自安好”

與手機在云臺上的連接方式不同，載荷艙通過磁懸浮的方式與平臺艙連接，并且具備鎖定和解鎖兩種狀態。

“當兩艙鎖定時，太陽探測科學技術試驗衛星與以往的衛星完全一樣。對平臺艙的控制實際上就是對整星的控制。但一旦兩艙解鎖，情況就大不相同了。”分系統技術負責人聶章海仔細介紹道，“載荷艙與平臺艙存在相對運動，平臺艙必須實時跟蹤載荷艙，但兩艙間隙只有5毫米，平臺艙在跟蹤載荷艙運動時還要注意絕對不能讓兩艙之間發生碰撞。

為了實現這一相對控制要求，平臺艙設計師們與載荷艙和總體技術人員在控制所聯合進行了兩個多月的技術攻關，細致地考慮了任務規劃、數據傳輸、控制解耦、故障處理等各個方面的要求，仔細推敲任務流程中每個細節，最終確定了平臺艙和載荷艙的控制方案，實現了0.001°的相對控制精度。

隨后，團隊在兩年多的研制過程中，完成了平臺艙和載荷艙的聯合仿真測試任務，并分析了測試和試驗中平臺艙控制分系統的測試數據，以此為基礎持續開展了分系統方案設計和軟件設計的優化工作。

此外，平臺艙管理單元還設計了雙機冗余方案，在團隊多輪設計、仿真及驗證工作后，主備份計算機可進行自主故障診斷與切機，確保衛星順利完成姿態控制任務。(李柏楊 科技日報記者 金鳳)

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