学霸的军工科研系统 第1091章 卫星姿态机动

    2003年，十月十五日。

    凌晨，零时三十分。

    东风航天城。

    十月中旬的西北，又是深夜时分，气温已经显出了些许清寒之意。

    常浩南身上披着一件大衣，站在略有些冷清的指挥控制中心大厅当中。

    此时距离神舟五号的发射已经不足九个小时，不少工作人员都还在一遍遍巡查设备，并没有出现在这里。

    而1500米之外，湖蓝色的发射塔架高耸矗立、直指苍穹，三组回转平台如同有力的臂膀，将近60米高的长征二号F遥五运载火箭紧拥在怀。

    当然，出于安全起见，控制中心并没有直通外面的窗户。

    常浩南只能通过前面的六个大屏幕之一看到发射场地的情况。

    不过，船箭组合体，却并不是他正在观察的重点。

    实际上，他本来准备在两天前最后一次全程合练结束后就返回京城，到檀州测控站亲自指挥青鸾星座进行姿态机动。

    毕竟，在航天城这边，也委实发挥不出什么直接的作用。

    最后还是上级做出决定，表示常浩南同志作为项目的高级指挥和基础研发人员，在卫星已经上天的情况下，即便在檀州也一样发挥不出直接作用，还不如按照惯例，跟其余各子系统负责人一起待在发射中心。

    常浩南当然知道，这是组织上有意让自己能亲眼见证这个对于全华夏来说都是标志性的时刻。

    但话说回来，上级的说法其实也没毛病。

    他并不是专业的轨道控制员，在地面上能耐再大，对于已经入轨的航天器也没什么办法。

    所以，也就这么留了下来。

    况且，当时代发展到2003年这会的时候，大气层内的通信网络已经发展比较完善了。

    他即便人在肃州的指挥控制中心，也一样能看到四颗青鸾卫星的工作情况——

    此时，就正显示在六个大屏幕中的另外一个上面。

    同时呈现的，还有来自檀州站的指令情况。

    某种程度上，相当于用豪华专线开的“现场直播”。

    甚至如果有必要的话，他还可以反过来联系对面下达指令。

    “中继星座的姿态机动快要开始了？”

    不知什么时候，沈俊荣已经来到了常浩南身后。

    作为载人航天工程测控系统的总负责人，在发射前的最后时间段里，他其实也面临着和常浩南一样的情况。

    理智上觉得自己必须得干点什么。

    但一线任务和人员分配都是可丁可卯，多他一个老头子插进去，反而可能帮倒忙。

    所以干脆来常浩南这里，准备找人说几句话，排解一下心中的焦虑。

    常浩南点了点头，但视线并没有离开前面的大屏幕：

    “还有半个小时，02星就要进入姿态机动范围了。”

    作为中继通信卫星，青鸾星座本身也可以转发控制信号，因此受到测控资源的限制较少。

    但小卫星的姿态和位置确定高度依赖磁强计，出于轨道精度的考虑，仍然要尽可能避免在高纬度地区执行动作。

    所以，给每颗卫星留出来的时间窗口并不算大。

    在距离二人稍远处的几个角落里，几十名媒体工作人员正摆弄着手中的设备。

    虽说现场直播的方案在最后一次合练过程中被正式放弃，但常浩南的建议仍然得到了采纳。

    在确定发射任务成功之后，C站将会在当天傍晚播出特别节目，以全程录播的方式回顾发射全程。

    并且，还不止于此。

    节目播出的时间，会正好赶上飞船进入第8-第9圈。

    也就是计划当中，最适合进行中继通信测试的阶段。

    因此，在对发射-入轨这个过程进行回顾之后，节目就将无缝衔接到延迟8-10分钟的准直播上面，将飞船内的情况直接展现在全世界人民面前。

    在这方面，神舟五号有一个好。

    就是航天员全程都不会进入轨道舱，而是一直待在敏感程度较低返回舱里。

    所以需要掐掉的内容主要局限于天地通话过程中的部分语音，而不是画面。

    也就省去了中途打码的麻烦。

    可以说，接下来唯一的问题，就是常浩南他们的“青鸾”星座能否稳定维持足够的中继通信时间

    凌晨一时整，青鸾02星率先进入了预先规划中的机动范围。

    “各单元注意，根据镐京轨道监视计算，下面确认目标飞行器姿态调整路径”

    耳机当中，传来了张维永的声音。

    控制卫星不是开车，肯定不是让技术人员用方向盘或者操纵杆一类的设备直接操纵，而是在控制程序中输入指令，再由卫星执行。

    而眼下，就是在指令发出之前，进行最后一次确认。

    此时，旁边的沈俊荣也拿起另外一部耳机贴到耳边。

    本来只是随便听听，但没过多长时间，他的就露出了些许惊异的表情。

    “你们的姿态机动，走的是正弦型路径？”

    说着转头看向正一脸专注地望着六块屏幕之一的常浩南。

    青鸾系统本次机动不涉及变轨，因此这里的“路径”指的并不是轨道层面的变化，而是在姿态调整过程中，角速度与时间之间的关系图。

    “是啊。”

    这个突如其来的问题，倒是让常浩南心头的压力骤然减轻了不少。

    他摘下耳机，对沈俊荣解释道：：

    “梯形路径虽然对时间和执行机构的性能的利用率最高，但角加速度存在突变，有可能影响到卫星的工作载荷，比如太阳能帆板，或者贮箱里的液体燃料，正弦路径在这方面会更容易控制一些。”

    后者作为这方面的专家，当然了解不同路径规划之间的区别，因此常浩南的回答并没有排解他心头的疑惑：

    “可是我看过你们卫星的部分设计参数，并不是那种容易引起发散振动的大挠性结构卫星，燃料贮箱的尺寸和容量更是非常小而且目前应该还几乎是满的，也无需考虑液体晃动问题吧？”

    梯形路径，顾名思义，就是简单粗暴地在姿态变化过程中给出三个恒定的加速度值，让航天器的角速度经历均匀增加-匀速运动-均匀减速三个过程。

    属于是学完高中物理就能看懂的、最简单的控制原理。

    也是最不容易出问题的。

    因此，虽然有不少缺点，但在符合条件的情况下，基本都会选择梯形路径。

    而正弦函数的积分是一个余弦函数，这意味着角加速度的变化更加复杂，尤其对于执行机构和控制机构性能都有限的小型微星来说更是如此。

    青鸾星座的选择，看似有点没事找事的意思。

    不过这一次，常浩南并没有马上回答，只是露出神秘一笑：

    “沈总您等一下就知道了”

    沈俊荣闻言一愣，也跟着笑了一下。

    接着也不再多言，而是重新把一只耳机贴在了耳朵边，等待着常浩南的表演。

    而就在两人讨论问题的这段功夫，青鸾02星已经开始了姿态调整机动。

    在太空中，自然不可能有个摄像机盯着卫星的情况。

    而小卫星项目本身没什么宣传价值，也不会单为了直观去做一个3D的示意图。

    因此，此时显示在屏幕上的，只是传感器回传的姿态角速度曲线，以及模态坐标曲线。

    至于卫星的动作情况

    那就只能靠脑补了。

    随着张维永下达姿态调整指令，角速度曲线的纵坐标逐渐开始从0向上增长，在坐标系上绘制出一个正弦函数曲线。

    稍晚些时候，模态坐标也紧跟着开始给出数据。

    但是，跟拟合度接近完美的角速度曲线相比，模态坐标的数据如果细看，就掺进去了不少像是噪音的无规则波动。

    也就是沈俊荣此前提到的挠性振动。

    不过，或许是因为采用了正弦路径，眼前的振幅完全不会对卫星本身造成任何影响。

    甚至他还能看出，在卫星的角速度达到最大值，也就是角加速度归零之后，振动就已经进入了收敛状态。

    沈俊荣看向旁边的常浩南，不知道这有什么特殊的部分。

    他甚至都知道接下来会发生什么——

    在姿态调整的后半段，角加速度重新出现（负加速度），振动还会再次被加强。

    直到整个调整过程结束，振动会在随后的8-10分钟，甚至更长时间里缓慢归零。

    但常浩南却并未挪开视线，只是伸手指了一下屏幕，示意沈俊荣继续看下去。

    而当后者重新把注意力放回到屏幕上的曲线时，却直接呆立当场。

    当角速度重新开始减小的时候，模态坐标曲线上呈现出的振动水平，却并没有重新增加。

    反而还在继续减弱。

    又过了120秒，青鸾02星最终定位到了新的姿态。

    而星载附件的振动，更是几乎在同一时间就彻底消失了

    根本没有他预想中，后续逐渐减弱的过程。

    不要小看这点区别。

    挠性振动除了会影响到设备和星体本身的工作状态以外，还有可能与轨道平动发生耦合，进而影响到卫星轨道。

    如果影响较大，那么在姿态调整完成之后，甚至可能需要接上一次轨道调整，才能让卫星达到合适的工作状态。

    而像眼前的青鸾02星那样，振动几乎和姿态机动同步结束，则几乎可以完全避免这种情况发生。

    只是

    即便以100kg级别小卫星的体量，加上正弦路径，这个动作特征也有些过于离谱了。

    好在这个时候，常浩南恰到好处地给出了进一步的解释：

    “正弦路径的优势，不只是削弱角加速度带来的振动，更重要的是，没有了从正极大值到0的瞬间突变，换句话说，就是被诱发产生的振动更加规律所以，我们在青鸾系列卫星上面，尝试性地应用了来自航空领域的主动抑振技术。”

    “并且现在看来，效果还算不错”一笔阁 www.pinbige.com