7月25日發(fā)射成功的北斗導航雙星“兄弟”屬于我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)建設戰(zhàn)略第三步（于2020年左右，建成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，前兩步即建立起完善的北斗導航試驗系統(tǒng)和覆蓋亞太地區(qū)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)已實現(xiàn)）的初始階段，作為北斗家族的新成員，在繼承前面“眾兄弟”優(yōu)點的基礎上，又有著自己獨特的優(yōu)勢?！拔覀冊谕七M北斗導航衛(wèi)星研制的過程中，不斷創(chuàng)新理念、技術，優(yōu)化流程，升級產(chǎn)品，從這個角度來講，北斗導航雙星‘兄弟’是他們哥哥們的升級版”，中國航天科技集團五院北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師謝軍告訴記者。
壽命長 性能指標大跨越
在之前北斗導航衛(wèi)星8年可靠性設計基礎上，此次發(fā)射的兩顆衛(wèi)星壽命將提高到12年，這對衛(wèi)星的總體設計和各分系統(tǒng)都提出了更高的要求。
五院總體部立足于任務需求，自主研發(fā)了我國首個全桁架式衛(wèi)星平臺，形成了具有自主知識產(chǎn)權的星間鏈路網(wǎng)絡協(xié)議和系統(tǒng)方案的設計，為全球系統(tǒng)快速組網(wǎng)奠定了堅實的基礎。
衛(wèi)星在軌穩(wěn)定工作12年，控制分系統(tǒng)要實現(xiàn)至少60天完全自主運行的目標，這對衛(wèi)星的“大腦”提出了極高的要求。五院502所研制的首個高軌衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)被稱為“最強大腦”，它的成功在軌應用，推動著中國航天綜合電子技術的跨越式發(fā)展，為衛(wèi)星電子系統(tǒng)智能化、集成化、輕量化和高可靠尋求了最優(yōu)的解決方案。研發(fā)自主可控的“中國芯”是搭建“最強大腦”十分重要的一步。衛(wèi)星上應用了我國自主知識產(chǎn)權的四核片上系統(tǒng)SoC2012和國產(chǎn)化ASIC芯片，這兩種產(chǎn)品從方案到控制算法，從硬件到SpaceOS2.0操作系統(tǒng)、再到應用軟件，均為100%中國制造，其性能大幅超越上一代產(chǎn)品。中心管理單元（CMU）是“最強大腦”的核心產(chǎn)品，質量較過去減少了1/3多，功耗、體積大大減??；計算性能是之前導航衛(wèi)星的3倍，通信能力和可靠性均達到國際先進水平，自主管理、自主診斷和生存能力得到全面提升。
衛(wèi)星采用全新導航衛(wèi)星專用平臺，動力系統(tǒng)首次全面采用了五院502所研制的新一代雙組元10N發(fā)動機即10NG，重量只有600克，卻承擔了衛(wèi)星整個壽命期間的姿態(tài)控制與軌道調整任務，是我國目前唯一使用的長壽命雙組元姿控發(fā)動機。相比于之前導航衛(wèi)星上做出重要貢獻的10N發(fā)動機，10N改進型發(fā)動機增加了更多的“技能”：其節(jié)省的燃料可以為衛(wèi)星延壽的時間將以年計；最長累積點火時間可達到90小時以上；動作的準確度和精度提升了整整一倍，保證了在任何時間任何地點，只要衛(wèi)星需要，都能在第一時間毫無偏差的做到位。
隨兩顆衛(wèi)星成功遠征的CMOS小相機是中國航天科技集團五院508所CMOS相機家族的“第二代＋”產(chǎn)品。在外形上，相機成功“瘦身”1/7，體積和功耗也大幅降低，在太空實現(xiàn)了“環(huán)保經(jīng)濟”；相機首次具備了一張16G的內存卡，可以存儲256張照片；首次采用多斜率積分成像技術，在以往全局測光的基礎上新增局部測光功能，可以對想要呈現(xiàn)的具體景物單獨測光，保證圖像更加清晰自然；該技術還提高了圖像的動態(tài)范圍，避免照片曝光過度或光線太暗導致的成像模糊，使相機足以應對太空中惡劣的成像條件，圖像質量顯著提高。
五院510所研制的高精度銣鐘是兩顆衛(wèi)星有效載荷的核心設備，為整個衛(wèi)星提供時間基準和頻率基準，其穩(wěn)定度直接決定了導航衛(wèi)星的精準度。相比前期導航衛(wèi)星銣鐘物理部分，高精度銣鐘物理部分的真空萬秒穩(wěn)定度提高了10倍，導航精度更加精確，自主導航時間延長。
科學干 研制效率大提升
為了讓“雙星”兄弟順利與天上的“眾兄弟”匯合，更好的完成使命，廣大航天科研工作者勇于創(chuàng)新，優(yōu)化流程，在研制過程中，探索出了很多提高效率的方法。
經(jīng)過前期北斗導航衛(wèi)星的探索與實踐，五院總裝與環(huán)境工程部形成了整星批試驗的技術體系，具備了完整的批試驗技術流程，研制出成套的批試驗專用工裝，在國內首次實現(xiàn)了大型航天器批量化熱試驗，縮短了試驗周期。剛剛發(fā)射成功的北斗導航雙星就實現(xiàn)了并行熱試驗，這是國內首次中型衛(wèi)星雙星在同一容器內并行進行熱平衡、熱真空試驗。另外，在衛(wèi)星的振動試驗中，該部還采用了力限振動控制方法，此方法首次在正樣星應用，標志著該技術的逐步成熟。
仿真系統(tǒng)的應用為研制任務的順利完成提供了技術支持和質量保證?？傃b工藝師們發(fā)明了基于航天器裝配仿真技術的虛擬裝配方法，實現(xiàn)了衛(wèi)星群總裝流程優(yōu)化、大重及特殊設備安裝、逆流程操作等難題解決方案的可行性驗證與風險分析，關重設備安裝及逆流程操作一次合格率100%，既省時省力，又能提前發(fā)現(xiàn)裝配風險；電磁兼容仿真系統(tǒng)也為五院529廠研發(fā)的一種插板式二次電源產(chǎn)品做出了突出貢獻。這種電源產(chǎn)品是將6個小模塊電源集成在一起的板卡式組件產(chǎn)品，集成度高帶來的是復雜的電磁影響關系，試驗次數(shù)多是影響任務進度的難點，而在仿真系統(tǒng)的幫助下，原來要驗證一個設計，往往需要做十幾次試驗，現(xiàn)在在電腦中進行仿真，不光速度快，還能直接生產(chǎn)各種數(shù)據(jù)，讓設計師改進設計時有據(jù)可依。
北斗導航衛(wèi)星貯箱的研制，批量大、節(jié)點緊，五院510所將貯箱產(chǎn)品的生產(chǎn)過程劃分為通用相似零組件生產(chǎn)階段和產(chǎn)品組裝階段，將以前按技術流程組織生產(chǎn)的模式，轉變?yōu)榘戳憬M件生產(chǎn)，實行表格化管理，生產(chǎn)進度細化到每一個工序。打破型號壁壘，避免了由于缺乏整體協(xié)調、各型號之間搶占生產(chǎn)資源的現(xiàn)象，使生產(chǎn)線上的每個環(huán)節(jié)的能力都發(fā)揮到最佳，提高了生產(chǎn)效率。
作為北斗家族的新成員，雙星“兄弟”的亮點還有很多很多；科研人員的創(chuàng)新故事也遠不止這此，在此只能截取其中的代表加以介紹，期望大家對這個“家族”有更深的了解，對我們的北斗導航系統(tǒng)更有信心！
