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【聚焦虹云工程】纤云弄巧 全球通信一指遥

发布时间:2018-12-24    【来源:二院23所】

虹云工程首星发射,带着单星关键技术验证的使命飞向太空,作为星上最核心的通信载荷,二院23所团队的研制工作,将在天际被检验。

虹云工程将提供全球无缝覆盖的宽带移动通信服务,为了实现“全球通”,这个啃下无数技术硬骨头的团队,在过去五年里“连呼吸都是快节奏”。

全球一起起跑

宽带低轨通信星座的论证,不仅在我国尚属首例,国外的One Web等公司也刚刚开始起步,大家处于同一起跑线。低轨的快速切换、能量变化大、同时多波束覆盖相控阵……问题很多,但答案,全球都找不到。

方案怎么设计、队伍怎么配置、产品如何完成,接到任务的团队满脑子问题。负责人高文权带着大家70多次前往星载产品的研究院所和单位调研,大家根据专业技术分工,紧密合作,统一设计,共同推进载荷设计工作的进行。全办公楼最后一个熄灯的,不用猜,一定是虹云的团队。有一次晚上10点多下班,高文权却笑着说:“今天挺早啊!”家住得远的队员,绝大多数时间都赶不上最后一班地铁。

不同于地面上的雷达,星载载荷设计需要将电、力、热、环境试验、可靠性高度统筹结合,工程复杂。比如天线,在地面可以靠风吹散热,在太空中只能靠传导辐射散热,团队光在力、热等环境试验上就进行了多轮的反复。为了实现最优设计,高文权带着徐磊、刘少智、杨鹏飞进行了10轮以上的技术优化、力热设计、仿真、试验,克服种种技术难题。

2018年初样转正样的技术设计完成,随即进入了正样件的生产,团队整整一年,没有休过任何假期,大家心里只有一件事,力保年底任务顺利完成。

2018年,对于全球多个低轨通信卫星计划都是关键的一年,Space X公司2月已经发射两颗验证星,One Web公司、航天科技集团和航天科工集团都要在年底前发射首颗卫星。“发令枪已响,只有全力冲刺。”队员刘思说。

“精华”是怎么研制的

为了契合商业航天的发展需求,虹云工程提出要用“小卫星”。卫星小意味着通信载荷也要小,“浓缩的都是精华”,但“精华”并不好研制。

天线是通讯载荷中最重要的部分,从两眼一抹黑、看不清路的思想搬运工,到产品设计、加工、试验全线自主完成,刘少智对天线研制的总结是,这是个磨出来的“宝贝疙瘩”。试验前反复策划,细化到每一根电源线、每一个转接头,计划表具体到某时某点某分干某事,绝不拖延,更不能失控。5个月,从零开始到完成正样的交付,杨鹏飞感叹“只恨钟表不能停摆”。暗室调试到凌晨1、2点,第二天继续正常工作。温度循环和热真空试验, 24小时连续轮流值守。困了,就喝一杯咖啡,累了,就定30分钟的闹钟,沙发上眯一会儿。环境实验室常年恒温恒湿,7月的晚上20度有点冷,实在扛不住了,就去室外“享受”一下,暖暖的静静的也挺美。

要实现虹云工程系统低成本、高效率和自主知识产权,芯片是一项重要内容。尤其是毫米波线性功放芯片,它处于系统的发射末级,芯片效率直接影响系统的工作效率和散热问题。在空间应用中,系统只能采用热传导方式进行散热,对功放效率的要求十分苛刻。曹佳和芯片小组对这个难题进行了专题攻关,首轮研制就取得显著成果,最终研制出的芯片技术指标达到了国内领先水平,完全满足工程需求。

为了能赶上最终的发射节点,零件齐套后留给总装集成的时间只有两周。星上设备的总装对设备洁净度、多余物控制、螺纹拆卸次数均有严格控制要求,而且过程中的质量数据采集要求高,无论从周期和技术上都容不得多次反复,这要求前期产品质量必须过硬。

卫星的载体是火箭,发射过程中震动剧烈,冲击大,一旦外力过大,可能会使产品的薄弱环节产生永久变形或破坏,大大降低结构的安全系数。团队分了几条线,对产品进行各项环境试验。几个月下来,整星设备稳定可靠,大家一起完成了整星电测、联测、复测、环境试验、星箭对接、展开试验等多项试验,通信载荷表现优异,为虹云验证关键技术奠定了基础。

根据虹云工程的总体规划,到“十四五”末,将完成“1+4+156”颗卫星的发射,到时无论身处沙漠还是海洋,又或者是飞机上,都能享受和家里一样的上网速度和体验服务。“为了到哪都不‘失联’,我们也要好好努力!”团队成员坚定地说。

(文/陈佳佳)

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