传统卫星的太阳翼都是双翼构型,分布在卫星的两侧,就像两只展开的翅膀。风云四号作为新一代气象卫星,其功能十分强大,星上载荷众多,尽管其六面体的身板已经不小了,但是分配给太阳电池翼的指标是只有一侧能安装。
什么?不是开玩笑吧,在3.6万公里的高空作业,只能安装一个翅膀,你叫我如何保持平衡,如何保持稳定!
有“颜值”——让“T”构型太阳翼亮相太空
风云四号卫星的主要作用是精准地进行气象预报,而前提是精准实现对地观测,因此,卫星轨道姿态控制的精准性非常重要。翅膀不稳定怎么行!
为了稳定地提供电能,确保卫星正常有效工作,太阳电池翼自身必须平衡,且抗干扰能力要强。中国航天科技集团上海航天技术研究院805所的设计师们首次给卫星的太阳电池翼设计了炫酷的“T”构型。
“星上各类载荷的机械转动都可能使太阳电池翼产生微小晃动,这种晃动传递给卫星可能会干扰其观测的精准性,而‘T’构型大大缩短了太阳翼质心和卫星的距离,一旦太阳翼发生晃动或者抖动,对卫星的干扰也是非常小的。”805所太阳电池翼副主任设计师王威介绍,“就跟人保持稳定的原理是相似的,人伸开双臂容易被拉动或拉倒,把双臂紧贴身体就相对稳定多了。”
靠“才华”——把运动耦合扼杀在摇篮里
太阳电池翼的主要功能是对日定向,吸收太阳能将其转化为电能并源源不断地提供给卫星,为了保证太阳光尽可能地直射电池片,太阳电池翼一直在围绕太阳旋转,在这个过程中,就会产生运动耦合,而运动耦合一旦发生,卫星将产生剧烈晃动,轻则影响观测精度,重则卫星受到损坏。
其实,运动耦合并不是航天器特有的,日常生活中也存在。比如,洗衣机脱水,在刚启动和最高速时,机器的振动都不大,但是当洗衣机转筒在某一速度的转动频率与结构频率产生运动耦合时,振动就会放大。
805所的设计师们通过摸清太阳电池翼自身的频率特性,从设计上错开两者引发运动耦合的频率。“测量计算太阳翼的频率并不复杂,使其悬挂摆动起来进行测试便可,复杂的是怎样使太阳翼悬挂摆动。”805所科研人员介绍,“悬挂式固定不牢,怕太阳翼损坏;固定太牢,产品的频率就测试不准了。”
为了解决这一难题,设计师们动了不少脑筋,最终采用牵线木偶的形式,通过长长的细线将太阳翼吊起,并通过机构使得细线的长度能随着太阳翼晃动缩短或变长,从而保证测试出产品最真实的频率特性,有效地避免了二者运动耦合现象的发生,确保卫星安全、稳定运行。
(本报西昌12月11日专电)