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北斗卫星导航系统布局完成,23颗卫星的电源系统皆由上海研制

2020年07月13日 08:46 次阅读

6月23日9时43分,中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星。至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

当日,澎湃新闻记者从上海航天科技研究院获悉,作为国内主要空间电源系统的研制抓总单位,位于上海的中国航天科技集团八院811所,自2004年开始承担北斗卫星电源系统任务,相当于为卫星心脏“供血”,目前已完成7颗北斗二号、16颗北斗三号卫星电源系统的研制任务。截至目前,23颗卫星的电源系统在轨情况良好,811所也以100%的“供血”成功率,高效助力北斗导航卫星系统的全球组网任务。

在北斗二号任务中,811所承担了三颗MEO卫星、四颗IGSO卫星电源系统研制任务。其中,IGSO卫星是距离地球约36000千米的倾斜高轨卫星,MEO卫星则是距离地球约20000千米的倾斜中轨卫星。

北斗卫星导航系统布局完成,23颗卫星的电源系统皆由上海研制

811所研制人员从2004年开始进行技术攻关,研制太阳电池、氢镍电池和电源控制设备等,通过无数试验验证和技术评审,突破了高温镍基合金外壳加工、氢镍电池的高压密封、氢电极防水透气膜、焊接二次封口等关键工艺,顺利完成了飞行产品的研制。

北斗二号卫星的分流器采用了线性分流技术,热耗特别大,并且安装于舱外太阳翼上,空间环境特别恶劣。怎样让分流器不会在光照的时候“热晕”,也不会在地影期“冻坏”?研制人员首次采用新导热材料和首次进行了热平衡试验验证,通过方案攻关样机、初样电性件和鉴定件的研制,技术难题全部得到解决及验证。2010年8月,IGSO-1卫星成功发射,至今已成功在轨运行近10年,超过设计寿命2年以上,自此811所正式进入高轨卫星研制领域,为承担后续北斗三号、高轨气象卫星等任务奠定了坚实的基础。

2010年,北斗全球卫星导航系统开始启动论证和研制。为了保证导航服务效果,北斗三号卫星的信号功率相比北斗一号、北斗二号以及国外主流的其他导航系统,要求增加了至少50%,这也意味着卫星功率需求的增加,为电源系统的设计带来前所未有的新课题。

面对这个难题,811所研制人员集智攻关,对电源系统产品采取全新设计。比如在太阳电池方面,研制人员采用了更高效的太阳能电池片,其光电转换效率为30%,完全满足了整星的功率需求;在储能电池方面,首次在北斗导航卫星上采用了高比能长寿命锂离子蓄电池;在电源控制产品上,使用了更高变换效率的拓扑技术,提高功率质量比的同时降低发热量,保证了恶劣环境下的工作温度,满足了卫星长期在轨工作的需求。

为了满足卫星减重的要求,研制人员还通过小型化设计、无导线布局,将卫星电源系统的均衡管理器高度集成化,重量减小50%,体积减小75%,为整星设计优化作出重要贡献。

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