点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:双星共舞,观天测地有绝招
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

双星共舞,观天测地有绝招

来源:光明日报2022-02-28 10:22

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  陆地探测一号01组双星组网的效果图。国家航天局供图

  2月27日7时44分,我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号丙遥三十运载火箭,成功发射陆地探测一号01组B星。陆地探测一号01组卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中首个立项的科研卫星工程,由A、B星组成。A星已于1月26日在酒泉卫星发射中心成功实施发射,目前正按计划开展在轨测试,卫星相关功能性能正常。B星入轨后,将单独开展在轨测试,再与A星进行编队测试。

  陆地探测一号01组A、B双星技术状态基本相同,均配置L波段合成孔径雷达(SAR)载荷,在轨应用干涉测高和差分形变测量技术,可实现重轨干涉形变测量、双星编队干涉测高及单星成像等功能,完成地表形变测量、数字高程模型获取等主要观测任务,具有全天候、全天时、多模式、多极化等特点,支持和服务国土资源、地震、防灾减灾、基础地理信息获取、林业等应用需求,可形成重大灾害快速反应能力。

  在太空“花滑”的双星,有哪些观天测地的绝招?

  双星绕飞模式的控制是难点

  陆地探测一号01组卫星作为编队卫星,最大难度在于双星绕飞模式的控制。“就像冬奥会中的双人花样滑冰项目一样,两个运动员在冰面上同步高速滑行的过程中,手牵手跳跃、旋转,完成高难度舞蹈动作。”中国航天科技集团八院控制所卫星副总设计师王文妍解释,“绕飞中的A、B双星也有一双无形的手牵在一起,我们称之为‘基线’。”

  要精确地看出一段时间内高山、植被的高度变化情况,需要两颗卫星每经历一个回归周期后,必须回到同一目标点,并且保持同样的相对位置关系进行观测。这根无形的“基线”也是一把标尺,规定了双星在每次到达预定观测地点的相对位置关系。“绕飞时,两颗卫星距离相近,同时观测,就像人的两只眼睛,一只眼睛只能看到平面,两只眼睛就可以看出高度和深度,可用于险峻高地、森林植被的测绘等。”

  据王文妍介绍,A、B双星还会根据所测绘地区纬度的不同进行编队构形的变化,实现“主角”“配角”的切换。“比如说,低纬度测绘的时候,是B星以一定的距离和角度相对A星运转;到中纬度的时候,会变成A星以另一种状态相对B星运转,这样可以最大限度发挥两颗卫星的工作能力,达到使用最优观测基线实现全国陆地观测的效果。”

  让卫星在太空展现完美“舞姿”

  由于陆地探测一号01组卫星的双星“体重”都超过了3吨,无法用“一箭双星”的方式同时将两颗卫星发射升空。据介绍,B星发射后,姿轨控分系统的首要任务是让B星努力“接近”A星,使两星从入轨初期相距上万公里,逐渐形成相距几公里级的编队飞行状态。

  为了减少B星发射后轨道调整的工作量和燃料消耗,姿轨控分系统研制团队从提高两次发射的重复入轨精度入手,对发射窗口进行了细致计算,在发射中心“零窗口”发射技术支持之下,将火箭点火时间精准“拿捏”,使B星最大限度地“重走”A星的入轨之路。

  “卫星在轨飞行控制策略的正确性和长期稳定运行能力的验证,需要充分的地面仿真试验的支撑。”测试工程师崔佳介绍,陆地探测一号01组卫星姿轨控任务执行周期长,地面半物理仿真试验采用了实时仿真运行方式,如何在有效的研制周期内,确保关键控制过程的测试全覆盖与正确性,是最大的难点之一。“只有地面功夫做得足,才能让卫星在太空展现最完美的舞姿。”

  研制团队创新性地提出了基于高精度数字卫星的双星半物理编队仿真系统、长周期快速编队仿真测试方法以及高精度外部时钟校时技术,解决了多个实时仿真操作系统时间基准复杂、难统一的难题,将系统内各仿真时钟精度控制在毫秒级,确保了时差的一致性和稳定性。

  共舞的双星如何实现高精度地形测绘

  “根据双星干涉测高要求,双星在太空需时刻携手相伴飞行,犹如双人花滑的舞者,既要保证各自技术动作的精准稳定,还要兼顾双人动作的协调配合。与数分钟的表演不同,卫星在轨需要在任务周期内克服各类复杂干扰因素的影响,实现稳定运行。”卫星副总设计师魏春向记者解释。

  研制团队创新性地提出了基于编队卫星三维姿态导引与控制、非中断双基地成像等一系列新技术,可有效保证双星的同步性能。基于实时编队构形的三维姿态导引与控制技术,可有效提升陆地探测一号01组双星长基线编队飞行时的空间同步性能。

  “我们在国际上首次采用了非中断双基地成像模式,从根本上解决了双基星载SAR成像和相位同步不能同时进行的难题,可大幅提升相位同步精度,并在国际上形成了自主知识产权。”卫星副总设计师王宇介绍。

  共舞的双星如何实现高精度地形测绘?

  “我们要建设5G基站及特高压输电线等,这些设施往往都选址在坡地、丘陵、山间。坡度、坡向、山脊线、山谷线等信息可为这些站点的合理布设提供重要的数据支撑。”陆地探测一号01组卫星总设计师陈筠力介绍,“因为我们国家山区丘陵多,人工测绘耗时又危险,而光学遥感受制于我国大部分地区多云多雨气候特征的影响,无法做到实时获取。雷达卫星的特点,使其可以穿透云层和地表植被,实现全天候、全天时、高精度的观测,在地形测绘中具有独特的优势。”

  “我们应用了波的干涉原理,两颗卫星中一颗发射雷达信号,当两颗卫星同时接收到地面回波后,通过处理就可以反演得到地面与两颗卫星之间的距离差,进而获取地面的高程信息。”据悉,陆地探测一号01组是全球首个L波段分布式编队多极化干涉SAR测高卫星系统,地面观测分辨率达到米级,地面高程测量精度满足1:50000比例尺标准。可为我国自然资源调查体系构建、全球地理信息资源建设与更新、高精度地形数据更新提供重要的技术支撑。

  (记者 崔兴毅)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第11届上海国际机床展开幕

  • 贺兰山下酿酒葡萄展藤

独家策划

推荐阅读
记者了解到,自20世纪60年代推广杂交玉米种以来,我国玉米的单产提高了约2.7倍,其中51%的增益都来自优良杂交种的选育与应用。进一步研究发现,在现代杂交育种过程中,玉米的基因有害变异被不断清除或互补,并且,杂交种中有害等位基因被抑制表达的比例与其产量和育成年代同步增长。
2026-03-24 09:29
2023年,国务院部署开展专利转化运用专项行动(以下简称“专项行动”)。教育部科学技术与信息化司司长周大旺表示,教育部着力畅通科技成果转化的链条,加速把高校丰富的专利转变为产业发展的红利。
2026-03-24 09:28
走进内蒙古博物院的有机质文物修复室,时间似乎放慢了脚步,空气中透着静谧,只有工具偶尔轻碰的细微声响。”  无机质文物修复室里,文物修复师季园园展示了另一种“手术”场景。
2026-03-24 09:28
柳申滨最初以针刺治疗皮肤炎症及穴位敏化机制为切入点,试图探寻针刺调控皮肤靶器官的效应规律。”  通过和临床医生交流,柳申滨了解到,在压力、焦虑等心理应激状态下,特应性皮炎患者的皮肤炎症会显著加重。
2026-03-24 09:28
全球最大人工智能(AI)模型API聚合平台OpenRouter最新数据显示,3月16日至3月22日,全球AI大模型总调用量为20.4万亿Token,环比增长20.7%。”
2026-03-24 09:28
杂交稻的大面积推广显著提升了水稻产量,但其生产长期依赖程序复杂、成本高昂且需年年重复的杂交制种过程。
2026-03-23 09:40
近日,澳大利亚一位机器学习领域科技企业家,通过人工智能大模型自行设计肿瘤疫苗,救治自家患癌宠物犬的故事广受关注。
2026-03-23 09:39
记者从中国石化获悉,我国首套全链条国产化溶液法聚烯烃弹性体工业化装置在天津进入试运行,相关生产技术取得原创性突破,将有效缓解我国光伏等战略性新兴产业对该材料的进口依赖。
2026-03-23 09:33
中国气象局日前发布了2025年度“中国十大气象科技进展”。3年来,评选工作有效推动气象科技成果涌现,助力资源共建共享,大力弘扬科学家精神,促进气象教育科技人才一体推进,持续激发科技能力和人才活力。
2026-03-23 09:32
3月22日是第三十四个“世界水日”,第三十九个“中国水周”同步开启。以非常规水利用为例,我国近年来在农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损等领域取得显著成效。
2026-03-23 09:28
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
小时候我们背过一句话:万物由原子组成。这一路走来,从质子的异常,到夸克模型的提出,再到量子色动力学和标准模型的建立,人类把物质拆解到了17种基本粒子的层级。曾获国家六部委回国人员成就奖、德国洪堡研究奖、吴有训物理奖、中国科学院优秀研究生导师奖。
2026-03-20 09:35
吴晓民(右一)团队在野外工作。藏羚羊曾广泛分布于高原全境,其漫长的演化史与复杂的种群波动,始终是全球动物保护与演化生物学领域关注的焦点。研究团队还通过生态位模拟,锁定了藏羚羊的生命庇护所——青藏高原北部的可可西里、羌塘高原等区域。
2026-03-19 10:11
通知明确,各城市群应优先选择具备条件的燃料电池汽车、绿色氨醇、氢基化工原料替代、氢冶金以及掺氢燃烧等应用场景开展试点,积极探索氢能创新应用场景,形成“1个燃料电池汽车通用场景+N个工业领域应用场景+X个创新应用场景”的氢能综合应用生态。通知要求,氢能综合应用试点以城市群为主体开展申报,城市群应立足自身资源条件,因地制宜、宜氢则氢,避免各场景一拥而上、低水平重复建设。
2026-03-19 10:10
2026中关村论坛年会将于3月25日至29日在北京举办。
2026-03-19 10:04
日前发布的《中国地热产业发展报告2025》显示,我国地热产业多元化利用格局正在形成。在地热供暖发展带动下,我国地热产业规模长期稳居世界第一。
2026-03-19 10:00
加载更多