2月2日，我國(guó)地震立體觀測(cè)體系首個(gè)天基平臺(tái)、首顆地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星張衡一號(hào)成功發(fā)射，該衛(wèi)星由中國(guó)空間技術(shù)研究院下屬航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，采用CAST2000小衛(wèi)星平臺(tái)。

張衡一號(hào)主要用于獲取全球空間電磁場(chǎng)、電磁波、電離層等離子體、高能粒子沉降等科學(xué)數(shù)據(jù)，為研究和提取與地震前兆相關(guān)的空間環(huán)境信息提供技術(shù)支持，為未來(lái)建立空間電磁場(chǎng)和電離層應(yīng)用業(yè)務(wù)化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。

▼張衡一號(hào)衛(wèi)星技術(shù)特點(diǎn)大揭秘

多載荷“和諧相處”

張衡一號(hào)衛(wèi)星配置的8臺(tái)套載荷需要完成空間電磁場(chǎng)、電離層等離子體環(huán)境、高能粒子3類要素的探測(cè)。要把這么多載荷有機(jī)地集成在一起，并取得有效的科學(xué)數(shù)據(jù)，需要充分考慮衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)與太陽(yáng)的關(guān)系，衛(wèi)星與空間等離子體的相互作用關(guān)系，衛(wèi)星與空間磁場(chǎng)、高能粒子的相互關(guān)系，需要充分考慮每個(gè)載荷工作時(shí)是否通過(guò)等離子環(huán)境的相互作用進(jìn)而影響別的載荷。作為航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制小衛(wèi)星中載荷種類、數(shù)量最多的衛(wèi)星，張衡一號(hào)衛(wèi)星在研制過(guò)程中通過(guò)大量的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作，最終使得這些需求各異的載荷在同一顆衛(wèi)星上能夠“和諧相處”。

低軌衛(wèi)星中它最“潔凈”

行星以及行星際磁場(chǎng)測(cè)量，是開展相關(guān)科學(xué)研究的首要條件。根據(jù)應(yīng)用需求，衛(wèi)星需要具備1納特精度的矢量磁場(chǎng)測(cè)量能力。在此之前，在軌運(yùn)行的高磁潔凈度衛(wèi)星全部由國(guó)外研制，衛(wèi)星基于航天東方紅衛(wèi)星有限公司自主研發(fā)的CAST2000平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采取了有針對(duì)性的改進(jìn)措施。最終張衡一號(hào)打造了我國(guó)新一代的磁潔凈衛(wèi)星平臺(tái)，衛(wèi)星整星磁潔凈度達(dá)到了0.33納特，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，彌補(bǔ)了我國(guó)天基科學(xué)探測(cè)領(lǐng)域發(fā)展的一大短板，對(duì)后續(xù)空間探測(cè)任務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

“能屈能伸”讓探測(cè)更精確

伸桿機(jī)構(gòu)可將有效載荷展開至遠(yuǎn)離星體的位置，是提高有效載荷探測(cè)精度的必要條件。收納比是指伸開機(jī)構(gòu)展開后長(zhǎng)度與收攏狀態(tài)長(zhǎng)度之比，是衡量伸桿機(jī)構(gòu)先進(jìn)水平的重要參數(shù)之一。本次任務(wù)采用的卷筒式伸桿機(jī)構(gòu)，其收攏時(shí)只有手掌大小，展開后長(zhǎng)度均達(dá)到約5米，收納比為39，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

這類伸桿機(jī)構(gòu)有幾大特點(diǎn)：第一，能縮能伸，發(fā)射時(shí)牢固壓緊在衛(wèi)星表面以承受發(fā)射過(guò)程中的巨大力學(xué)載荷而不損壞，入軌展開后將端部產(chǎn)品運(yùn)送至指定位置；第二，用料更精，由于伸桿機(jī)構(gòu)距離終端載荷產(chǎn)品距離更近，其磁潔凈度要求也更為苛刻，伸桿機(jī)構(gòu)上的每種材料都經(jīng)歷過(guò)嚴(yán)格篩選和測(cè)試；第三，百煉成鋼，為了確保載荷展開后位置變化量滿足要求，伸桿機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)材料的嚴(yán)格選擇、機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的試驗(yàn)考核，確保其在軌可靠展開，并可確保在軌經(jīng)歷超過(guò)200℃的溫度交變時(shí)，5米左右的機(jī)構(gòu)端部位置變化量不大于2毫米，大約為一枚硬幣的厚度。

多伸桿機(jī)構(gòu)衛(wèi)星的在軌有效應(yīng)用，極大地突破了衛(wèi)星本體尺寸對(duì)載荷探測(cè)需求的約束，在CAST2000小衛(wèi)星平臺(tái)基礎(chǔ)上，將星上探測(cè)載荷之間的距離由不到2米延展至超過(guò)10米，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)小衛(wèi)星伸展載荷的新紀(jì)錄，具有良好的經(jīng)濟(jì)可行性和巨大的市場(chǎng)前景。

國(guó)際共享體現(xiàn)大國(guó)擔(dān)當(dāng)

張衡一號(hào)衛(wèi)星在國(guó)家主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，為全球用戶提供電磁場(chǎng)、高能粒子、等離子體等多方面的數(shù)據(jù)，將與國(guó)際上多個(gè)國(guó)家開展衛(wèi)星應(yīng)用和科學(xué)研究方面的深入合作，帶動(dòng)引領(lǐng)我國(guó)地震監(jiān)測(cè)領(lǐng)域研究的國(guó)際化發(fā)展潮流。

張衡一號(hào)衛(wèi)星還搭載了兩個(gè)國(guó)家的探測(cè)儀器，一個(gè)是意大利研制的高能粒子探測(cè)器，能夠與國(guó)內(nèi)高能粒子探測(cè)器實(shí)現(xiàn)在軌的互補(bǔ)探測(cè)；另一個(gè)是奧地利的絕對(duì)磁場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，是全球第一個(gè)發(fā)射入軌使用相干粒子俘獲效應(yīng)精確獲得磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器。

張衡一號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射并完成在軌測(cè)試后，將交付中國(guó)地震局進(jìn)行使用，履行我國(guó)第一顆以地震電磁前兆研究為主要應(yīng)用背景、專業(yè)進(jìn)行電離層電磁擾動(dòng)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的使命，將使我國(guó)首次具備全球地磁場(chǎng)和電離層信息獲取能力，構(gòu)建具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球地磁場(chǎng)和電離層模型。