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“胖五”搭載的衛(wèi)星光學相機來自浙大它將擔任科研人員的“千里眼”

發(fā)布時間:2019-12-30來源:浙大新聞辦作者:王湛 劉蘇蒙 柯溢能3118

201912272045分,長征5號(也稱“胖五”)在海南文昌發(fā)射升空。這是中國航天史上最受關注的重要發(fā)射之一,是我國運載火箭實現(xiàn)跨越式發(fā)展中的一個重要里程碑。

據(jù)了解,長征五號直徑達5米,是我國目前運載能力最強的運載火箭,它在地球同步轉移軌道和近地軌道運載能力分別達到14噸、25噸,是我國未來空間站、嫦娥五號、火星探測等工程實施必需采用的火箭系列。

長征5號此次發(fā)射,將實踐20號衛(wèi)星送上地球同步軌道。實踐20號衛(wèi)星是我國新一代大型通訊衛(wèi)星(東方紅五號平臺),將試驗新型結構的太陽翼、通信天線和機械臂等創(chuàng)新技術。

為了能夠觀察和監(jiān)測這些設備,該衛(wèi)星上裝載了由浙大徐之海團隊研制的四臺光學相機。

徐之海團隊的相機安裝在衛(wèi)星的四個角上,將在太空中對東西南北四個方向的衛(wèi)星立面實施光學成像。

相機可以監(jiān)測新型十字結構太陽翼和三層疊通信天線的展開過程是否順利,以及觀測機械臂的操作過程?!毙熘Uf,以前大多是通過遙測信號來判斷太陽翼和通訊天線是否順利展開,工作是否正常。搭載了光學監(jiān)視相機后,地面工程技術人員便可以更加直觀、便捷地觀察與監(jiān)測衛(wèi)星上各運動部組件的工作狀態(tài)。

徐之海表示,這對于實現(xiàn)航天創(chuàng)新技術在軌試驗的可視化,進而提升星載運動部組件的設計與制造水平,提高我國衛(wèi)星系統(tǒng)的技術能力都具有重要意義。

能夠勝任這個功能的相機和生活中的普通相機不一樣,它必須滿足在空間環(huán)境中成像的需求,每臺相機只有340克。

通訊衛(wèi)星平臺對于相機的可靠性要求很高,為了使其能夠在太空中正常工作,徐之海團隊在設計和研制相機的過程中運用了防輻射玻璃、鈦合金鏡筒、透氣性設計等技術手段,在成像電路中采用了抗輻照設計,在核心控制軟硬件中使用了三模冗余的技術,以防止太空中有可能發(fā)生的單粒子效應。

太空中高速飛行著一定數(shù)量的高能粒子,大氣層保護著地球不受高能粒子的侵擾,但在距地面36000公里的地球同步軌道上,高能粒子如果正好擊中了相機控制芯片,將存儲器中的二進制碼由0變成了1或是由1變成了0,將導制相機因主控程序出錯而失效。

另外,在太空環(huán)境中充斥著各種輻射,所以相機鏡片采用的是防輻射玻璃。它的鏡筒是由鈦合金制作的,鈦合金是一種高強度、高剛度的輕質金屬材料,同時它具有和玻璃相似的熱膨脹率——這保證了在太空極端環(huán)境下的高清晰成像質量。

除此之外,因為在地面組裝的鏡頭內部會有空氣,進入到太空的真空環(huán)境中,鏡頭里面的空氣會和外部環(huán)境形成壓差造成變形,導致像質下降,甚至破壞。為此,徐之海團隊在鏡頭上專門設計了透氣孔,使鏡頭的內外部環(huán)境達到平衡,保證可靠性。

事實上,這并不是徐之海團隊的相機第一次進太空了。

201913日,嫦娥四號月背著陸時,搭載了徐之海團隊研制的降落相機光學鏡頭。在嫦娥四號降落過程中,降落相機的光學鏡頭是嫦娥四號觀看月球的“眼睛”。這只“小眼睛”幫助嫦娥四號判斷月球表面的地貌情況,避開那些“危險地帶”,選擇安全的著陸位置。它還拍攝了嫦娥四號降落月球的第一眼畫面。