■本报记者 许琦敏

　　■在实现同样功能的前提下，卫星重量越轻，意味着研制和发射成本越低，这一直是卫星研制中一个值得自豪的指标。为了帮卫星“瘦身”，科研人员设计了全新的星载计算机，使新星重量减轻了几百公斤

　　■朝着太阳能热到超过100℃，背着太阳又会冷到-100℃。为了让北斗卫星内部始终保持-15℃到25℃的温度，中科院上海硅酸盐研究所为它“缝制”了多套“外衣”

　　这颗新星的上天，标志着我国北斗系统全球组网的第一步。在这颗卫星上有多少“上海贡献”？昨天，记者从沪上几家主要研究所了解到，他们不仅为北斗新星“缝制”了特殊的隔热“外衣”，研制了用于精确定位的激光反射器，更在框架面板结构、星间链路等方面作出了重要贡献。

　　北斗星“体重”首次低于1吨

　　“这是我国第一颗被送上3.6万公里高轨的小卫星，首次启用了我国自主研发的高轨导航小卫星专用平台。”上海微小卫星工程中心主任、卫星系统总指挥相里斌刚从发射基地回上海，就接受了记者采访。他说，这颗星中的所有核心关键器部件，全部实现了国产化，做到了自主可控。

　　根据国际卫星分类，“体重”小于1000公斤的卫星被称为小卫星。而这颗北斗新星是北斗卫星家族中首位“体重”低于1000公斤的成员，只有848公斤。在实现同样功能的前提下，卫星重量越轻，意味着研制和发射成本越低，这一直是卫星研制中一个值得自豪的指标。

　　然而，把小卫星送到地球同步轨道，同时意味着这个“小个子”必须承受住更恶劣的外太空环境，比如更猛烈的宇宙射线、静电放电等等。为此，工程中心采用框架面板结构和功能链理念设计了全新平台，不仅帮它抵御住了发射时的强烈冲击，还使它能在外太空的恶劣环境下坚持工作10年以上。

　　为了帮卫星“瘦身”，科研人员为这颗北斗新星设计了全新的星载计算机，将传统卫星中的各种计算机集成为综合电子功能链，使新星的重量比它的“前辈”减轻了几百公斤。

　　相里斌说，从今年开始到2020年左右，北斗将逐步实现全球组网。与美国GPS系统“地面基站+卫星”的组网方式不同，北斗将完全采用“天基卫星网”，即每颗北斗卫星都可以直接通过“天上的对话”实现全球导航定位。“为了确保导航系统的可靠、长寿命运行，我们采用了比如基于单个星敏感器（一种小相机，通过对准星星拍照帮卫星定位）的姿态确定技术，尽量使单机简单、可靠，同时，我们还带上去了2个备份星敏。”

　　柔性“外衣”不费能源巧恒温

　　朝着太阳能热到超过100℃，背着太阳又会冷到-100℃，外太空的环境实在恶劣。可北斗卫星内部，却始终保持着-15℃到25℃的温度，几乎像在地球上一样舒适。

　　既要维持适宜温度，让上天的电子器件正常工作，又不能与它们争夺能源，为了达到这一目标，中科院上海硅酸盐研究所为北斗新星贡献了多套“外衣”，帮助它和电子器件“防寒、保暖、散热”。

　　最外层的“外衣”，采用了新型柔性薄膜二次表面镜。上硅所特种无机涂层重点实验室高级工程师齐振一介绍，任何在轨飞行的航天器都处在超高真空环境中，气体的对流热传导已经微小到可以忽略不计，航天器几乎完全通过热辐射方式向深冷宇宙空间散热，北斗新星也不例外。柔性薄膜二次表面镜是一种很神奇的复合表面：有机薄膜底面上真空镀制的高反射金属膜层，能够反射掉照射在航天器表面的大部分太阳辐射能量，而航天器内部的多余热量能通过具有较高发射率的有机薄膜层排出，这就确保即使卫星外界温度变化很大，星内依旧可以“舒适如春”。由于采用了柔性的有机薄膜材料，这件“外衣”不仅轻薄而且还可以被“缝制”得非常贴身。

　　只有“外衣”当然不够，该实验室研究员辛世刚说，在“外衣”下面，他们还设计了多层隔热材料，这样北斗的身体不冷也不热。北斗的肚子里有许多重要的仪器，在每个重要仪器箱的外面，都包裹了各种热控涂层，有的要散热、有的要保温、有的要隔热，目的只有一个--保证它们正常工作。

　　有些“外衣”不仅要能耐高温，还得能抗氧化。比如卫星上姿态控制推力器的推力室，就涂了一层可以在1400℃—1600℃高温下，坚持几十小时不被氧化的特殊涂层。

　　据该实验室研究员乐军介绍，推力器在工作时会产生1400℃以上的高温，因此推力室必须用难熔金属来制造，而这种难熔金属在500℃下，只需半小时就会被氧化，这将导致推力室被烧穿。而特殊涂层帮它解决了这个问题。

　　3.6万公里激光来回距离可精确到厘米级

　　在松江佘山，中科院上海天文台的激光观测基地，有一组科研人员日夜值守在山巅，为远在3.6万公里外的北斗卫星精确测距。

　　在新发射的北斗卫星上，有上海天文台研制的激光反射器。这个不到5公斤的设备，与地面发出的激光测量配合，就变成了一把连接天地的“尺”，可以为北斗卫星精确定轨。

　　项目负责人张忠萍研究员说，从2002年为“神舟四号”自主研制开始，激光反射器的适用轨道不断升高，从几百公里的低轨卫星，到1000多公里，直至3.6万公里的地球同步轨道，难度不断增加。

　　“从地面测距站打出一束激光，要走过3.6万公里，击中只有750平方厘米的反射器，再返回到原地，测距误差要控制在厘米级。测量中，要考虑到卫星、地球自转等各种复杂因素。”他说，这个器件由90个直径33毫米的棱镜组成，而角度控制是关键，其中的排列方式则是不传之秘。

　　张忠萍说，由于地面测距站工作容易受到天气影响，因此一个基站往往服务几十颗卫星，而一颗卫星也可以反射多个基站的激光信号。“即使未来北斗实现‘天上对话’，地面的精确测距及定轨依然是它们稳定运行的保障。”他说。

　　《文汇报》 （2015-04-02 第1版 要闻）

　　文章链接：

　　http://wenhui.news365.com.cn/html/2015-04/02/content_6.html