把衛星新技術拿到太空中去檢查：實踐―9A、9B衛星開展關鍵新技術試驗探究

本刊特約記者 李馨

2012年10月14日，長征-2C/SMA火箭成功將實踐-9A、9B衛星送入預定軌道，至此，我國第一批民用新技術試驗衛星成功實現首飛。

1 航天發展的又一個里程碑

2012年，我國成功發射第一批民用新技術試驗衛星實踐－9A、9B之后，該工程總師郭寶柱表示，此次任務是航天發展的又一個里程碑：“在這之前，我們民用航天從來沒有研制過新技術試驗衛星，卻要求任務一次成功，這樣的風險是很大的，然而發射這樣的衛星是符合航天技術發展的科學規律的。”

在每項新技術應用到衛星上的時候，試驗人員都會在地面做大量的環境試驗，但是人類對太空的認識畢竟有限，并不能完全模擬太空環境，一項新技術在還不夠成熟的時候，如果直接應用在任務中，其風險可想而知。因此，實踐－9A、9B衛星正是把預期應用在衛星上的關鍵新技術集合在一起，在太空環境中驗證技術指標和產品可靠性，并從中發現問題、改進缺陷。

其實在國際上，發射新技術試驗衛星是一種慣有的模式，很多國家都研制試驗衛星。現在，隨著社會的飛速發展，各種新技術不斷涌現，技術風險越來越大，也對衛星提出了更高指標的要求，所以發射試驗衛星已經成為了一種必然的選擇。

特別是我國衛星的發展還面臨著一些技術瓶頸，衛星“長壽命、高可靠”的命題有待破解，問題可能涉及器件、技術、設備等多個方面。鑒于此，實踐－9A、9B衛星由國防科技工業局立項，在全國范圍內遴選相對成熟、具備上天開展試驗條件的技術，納入到試驗衛星的試驗項目中，并由中國航天科技集團公司中國空間技術研究院所屬航天東方紅衛星有限公司負責研制。

試驗衛星與一般的應用衛星不同，不是在入軌和交付后立即投入實際應用。但是，新技術經過驗證后將應用在后續的衛星型號上，這就為未來的衛星發展鋪平了技術道路，同時也為開展技術創新提供了很好的平臺，其長遠價值是不可估量的。

2 試驗驗證關鍵新技術

據實踐－9A、9B衛星的總指揮/總設計師趙志明介紹，衛星進行的星載試驗是從當時申報的試驗項目中經過審查篩選出來的，每一項技術對于衛星未來的發展都很有意義。

概括來講，這些星載試驗項目共分為幾大類，包括長壽命高可靠技術試驗、國產元器件技術試驗、高精度高性能技術試驗和在軌編隊飛行關鍵技術試驗等。

舉例來說，實踐－9A、9B衛星試驗成功了世界兩種主流電推進技術，即霍爾電推進和離子電推進。突破了電推進與整星的電磁兼容性設計驗證、羽流污染的分析和防護、故障自主診斷和實時處理等系列系統級關鍵技術，同時實現了包括等離子體放電穩定性技術、高可靠空心陰極技術、放電室低削蝕技術、高效功率處理技術、微小流量分配控制技術、高純氙推進劑加注等多項關鍵技術。這為我國電推進技術在后續型號上的應用提供了非常寶貴的經驗，將推動地球同步軌道（GEO）衛星和深空探測的大發展。此次進行試驗驗證的電推進系統，可以將南北位置保持的推進劑總質量降低到原來的1/10，能夠顯著改善衛星系統的綜合性能，大大提高衛星的有效載荷比，增加衛星系統的壽命。目前，我國有多顆衛星通過論證，都計劃采用電推進系統，因此，對實踐－9A、9B衛星的技術驗證結果需求迫切。

實踐－9A、9B衛星還首次突破全色多光譜小相機的“光、機、電、熱”的一體化設計、大視場小相對孔徑的全反式光學系統、全色多光譜時間延遲積分電荷-耦合器件（TDI-CCD）成像技術、輕型結構材料制備等關鍵技術。系統性地解決了輕小型集成化全色/多光譜焦面探測器低噪聲成像電路的技術難題，通過采取一系列技術手段，實現了輕小型集成化的技術要求，為今后研制更高性能的多光譜空間相機提供了技術解決途徑；在成像譜段數量、覆蓋寬度、動態范圍、輕小型化等指標方面，達到或超過了國內外同類型的遙感相機，居于國際先進水平。

實踐－9之所以采用兩顆衛星進行試驗，一方面是因為兩顆衛星各自承擔著一部分試驗項目；另一方面是因為兩顆衛星要聯合起來，共同驗證在軌編隊飛行的關鍵技術。簡單來說，就是兩顆衛星在太空分別向對方傳送自己的位置信息，然后按照嚴格的幾何關系飛行。這項技術將主要應用于立體觀測等對星座構型有嚴格要求的應用領域，通過兩顆衛星的協同工作，起到“1+1＞2”的效果。這樣一來，一方面會提高觀測精度，另一方面也可以把地表目標的高度等信息同時測量出來，獲得更豐富的應用效果。實踐－9A、9B衛星首次完成以干涉合成孔徑雷達（InSAR）為典型應用背景的兩星編隊構型，首次突破了星上自主分布實施面外面內繞飛構型建立技術、星上自主長期穩定繞飛構型保持技術、準垂直脈沖撤離技術等關鍵技術。

此外，此次任務將考核驗證一批國產元器件的在軌工作情況，這將大大推動國產元器件在衛星上的應用，打破國際壟斷局面。

這一批試驗驗證項目，將有利于加速科研成果向工程應用的轉化步伐，提高關鍵部組件、關鍵元器件的自主保障能力，解決衛星長壽命關鍵技術瓶頸，推動我國衛星“自主可控”化發展。

3 客觀的評價結果為成功標準

一般應用衛星的壽命期和獲得的收益是成正比的，也就是說衛星工作的時間越長，獲得的收益就越高，衛星的整個壽命期都是使用期。但新技術試驗衛星完成任務的標志并不是壽命末期，而是完成試驗任務、獲得客觀的評價結果。

實踐－9A、9B衛星在入軌之后，已經開始進行每一個試驗驗證項目的評價任務。客觀上講，新試驗要驗證的技術本來就是不成熟的，面臨的風險自然也相對較大。“我們針對這顆衛星的質量進行統一要求、重點關注，也就是說，對試驗衛星的平臺和試驗項目提出相同的質量可靠性要求，但對于那些風險較大的試驗項目給予重點關注。”郭寶柱介紹說。

在衛星發射成功之后，星載試驗已經在緊張有序地開展之中。每一個試驗項目都力求做到流程清晰、能力完備、責任落實、界面暢通、評價客觀準確。在衛星余下的壽命期里，除了對某些項目進行長期觀察，還可以有選擇性地開展一些新的試驗。

實踐－9A、9B衛星只是我國系列民用新技術試驗衛星的開端，在不久的將來，如果類似的試驗衛星能夠形成一種系列化的發展模式，將對我國航天技術的發展大有裨益。