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“胖五”搭载的卫星光学相机来自浙大它将担任科研人员的“千里眼”

发布时间:2019-12-30来源:浙大新闻办作者:王湛 刘苏蒙 柯溢能192

201912272045分,长征5号(也称“胖五”)在海南文昌发射升空。这是中国航天史上最受关注的重要发射之一,是我国运载火箭实现跨越式发展中的一个重要里程碑。

据了解,长征五号直径达5米,是我国目前运载能力最强的运载火箭,它在地球同步转移轨道和近地轨道运载能力分别达到14吨、25吨,是我国未来空间站、嫦娥五号、火星探测等工程实施必需采用的火箭系列。

长征5号此次发射,将实践20号卫星送上地球同步轨道。实践20号卫星是我国新一代大型通讯卫星(东方红五号平台),将试验新型结构的太阳翼、通信天线和机械臂等创新技术。

为了能够观察和监测这些设备,该卫星上装载了由浙大徐之海团队研制的四台光学相机。

徐之海团队的相机安装在卫星的四个角上,将在太空中对东西南北四个方向的卫星立面实施光学成像。

相机可以监测新型十字结构太阳翼和三层叠通信天线的展开过程是否顺利,以及观测机械臂的操作过程。”徐之海说,以前大多是通过遥测信号来判断太阳翼和通讯天线是否顺利展开,工作是否正常。搭载了光学监视相机后,地面工程技术人员便可以更加直观、便捷地观察与监测卫星上各运动部组件的工作状态。

徐之海表示,这对于实现航天创新技术在轨试验的可视化,进而提升星载运动部组件的设计与制造水平,提高我国卫星系统的技术能力都具有重要意义。

能够胜任这个功能的相机和生活中的普通相机不一样,它必须满足在空间环境中成像的需求,每台相机只有340克。

通讯卫星平台对于相机的可靠性要求很高,为了使其能够在太空中正常工作,徐之海团队在设计和研制相机的过程中运用了防辐射玻璃、钛合金镜筒、透气性设计等技术手段,在成像电路中采用了抗辐照设计,在核心控制软硬件中使用了三模冗余的技术,以防止太空中有可能发生的单粒子效应。

太空中高速飞行着一定数量的高能粒子,大气层保护着地球不受高能粒子的侵扰,但在距地面36000公里的地球同步轨道上,高能粒子如果正好击中了相机控制芯片,将存储器中的二进制码由0变成了1或是由1变成了0,将导制相机因主控程序出错而失效。

另外,在太空环境中充斥着各种辐射,所以相机镜片采用的是防辐射玻璃。它的镜筒是由钛合金制作的,钛合金是一种高强度、高刚度的轻质金属材料,同时它具有和玻璃相似的热膨胀率——这保证了在太空极端环境下的高清晰成像质量。

除此之外,因为在地面组装的镜头内部会有空气,进入到太空的真空环境中,镜头里面的空气会和外部环境形成压差造成变形,导致像质下降,甚至破坏。为此,徐之海团队在镜头上专门设计了透气孔,使镜头的内外部环境达到平衡,保证可靠性。

事实上,这并不是徐之海团队的相机第一次进太空了。

201913日,嫦娥四号月背着陆时,搭载了徐之海团队研制的降落相机光学镜头。在嫦娥四号降落过程中,降落相机的光学镜头是嫦娥四号观看月球的“眼睛”。这只“小眼睛”帮助嫦娥四号判断月球表面的地貌情况,避开那些“危险地带”,选择安全的着陆位置。它还拍摄了嫦娥四号降落月球的第一眼画面。

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