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“遥感力量”守护“美丽中国”
——记航天科技集团五院陆地生态系统碳监测卫星研制团队

文章来源:中国航天科技集团有限公司  发布时间:2022-08-10

8月4日,由航天科技集团五院遥感卫星总体部抓总研制的陆地生态系统碳监测卫星在太原卫星发射中心发射成功。

遥瞰绿水青山,助力双碳实现。有一群勇敢、坚定、拼搏、奉献的航天人守护着新时代的“美丽中国”。曾经,他们创造了国内光学测绘卫星领域的一个又一个里程碑。现在,他们高擎“绿水青山”的大旗,大步流星、无畏前行,用行动诠释着“遥感力量”,他们就是五院陆地生态系统碳监测卫星研制团队。

不差一度,不漏一滴

多波束激光雷达是全球首次装载了5台植被测距激光器、2台大气气溶胶双波长激光器和一台4谱段多光谱相机的空间遥感器。作为卫星主载荷,也是目前空间最大功耗的激光器组合体,激光器功率高达400瓦特,地面启动后需要及时对外排散热量才能维持激光器正常工作温度。热控设计需要低于10摄氏度的工作环境,常规空调系统无法有效保障,需要设置专门冷源。

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此前就有专家担心:“常规的水冷循环系统相对成熟,但由于水的导电性,在整星应用一旦泄漏,后果不堪设想。”“必须万无一失,我们绝对不能用水!”卫星副总师张新伟在方案讨论会上异常坚定。为此,碳星热控设计团队开启了从工质选择、系统设计再到工程实施、长期运维保障的漫漫攻坚路。

目标坚定是成功利器,而成功远没有想象中那么轻而易举。选择了无毒、无害、不易导电的新型高换热特性工质后,随之而来的还有工质与管道系统兼容性、多套循环系统复杂性、多次插拔操作的可靠性等问题需要逐一攻克。

“不差一度,不漏一滴”是热控主任设计师江利锋对自己的要求。为此,江利锋带领团队反复研究方法,查找问题原因,总结经验。他不断翻阅资料和笔记,一边认真琢磨设备特点,一边反复实践操作……最终,保证了激光器在2年的地面测试期间工作温度波动小于1摄氏度,液冷系统滴液未漏。

不归零,不下山

凌晨2点,夜深人静的时候,在三亚数传地面站旁的山上、山下各有一名碳星研制团队的女将紧张有序地配合着。她们紧盯电脑屏幕,不断调整参数,一遍一遍地对链路指标进行核对、测试。“没关系,再来一遍,这误码率不归零,咱不下山。”测控主任设计师张莎莎说。

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为了解决载荷数据种类多、数据率高的技术难题,碳星的数据传输系统由传统遥感卫星的单一调制模式升级为可变编码调制,在国际上首次实现通过5种调制模式达到最高2×1.5Gbps的传输速率,传输效率提升2倍,使得卫星实现了近实时遥感数据获取。

如此复杂的数据传输系统,地面联试验证工作难度也可想而知。由于联试场地的山上环境复杂且无人值守,工作一旦开始就不能停止。当晚的工作一切进展非常顺利,最后一个测试模式链路成功建立,指标完全满足要求。

张莎莎盯着屏幕上的突发零星误码,她知道这时离“完美”还差一小步。鏖战到凌晨5点,她们最终排除了地面天线受复杂山体环境影响的问题,看到误码实时比对结果持续归零,“给力,终于成了!”90后设计师姚鑫雨从座位上跳了起来。

可以更精,为了更精

“为什么还要改?”“不是已经满足研制要求了吗?”“清楚这个更改可能带来的风险吗?”面对专家们的质疑,超光谱主任设计师王伟刚用他带着乡音的普通话,低声坚定重复着一句话“可以更好,还可以更好……”

碳星的超光谱探测仪作为国际上首台在轨应用的植被叶绿素荧光探测专用光谱成像仪,从原理方案、工程研制到地面验证都充满了挑战。

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叶绿素荧光的能量非常小,植物吸收的光能仅有约0.5%—2%以荧光的形式发射出来。但它的作用却很大,能反映植被光合作用情况,揭示植被健康状态和碳汇能力。

为了实现这个“极弱目标”的探测,在探测仪鉴定产品已经全面满足全部指标要求的情况下,研制团队还是做出了大胆而又艰难的决定,“改!继续优化!”他们更换了更适合弱目标探测的元器件,加之一系列的反复验证测试,最终确保反演精度进一步提高。

做国内首创的事情总是有太多未知和挑战在前方等待。超光谱探测仪分辨率由高光谱相机的5纳米提高到0.3纳米,能够探测到人眼所看不到的太阳光细微的明暗变化,绘制成太阳弗朗和费暗线。超高的灵敏度使其对洁净度要求极高,与传统光学载荷不同,需要在整星环境持续性检验探测仪是否处于最佳状态。

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但由于测试场地限制,无法使用专业光谱测试设备。“既然专业的不行咱就上‘土办法’”,总体副主任设计师毛一岚丝毫没有退缩,自己动手改造,购买手持光源、更换单色灯珠、巧搭测试光路,终于实现了“有限条件”下的“无限可能”。

一个平淡无奇的下午,随着力学试验厂房的天窗里洒下一道阳光,一条完美的太阳弗朗和费暗线呈现在毛一岚面前,“这是真的吗?简直太美了!”方案报告中的理论变成现实。如今毛一岚回忆起来,记忆中的画面依然清晰,“那时我的心跳动得很厉害,兴奋、自豪!一切都值了。”

【责任编辑:家正】

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