“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”順利升空

薛力軍 丁強(qiáng)強(qiáng) 何民 鄭靖 (深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司)

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”順利升空

X-ray Pulsar Satellite was Successfully Launched

薛力軍 丁強(qiáng)強(qiáng) 何民 鄭靖 (深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司)

由深圳東方紅海特衛(wèi)星有限公司抓總研制的“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”與另外4顆衛(wèi)星于2016年11月10日順利升空，其中“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”總質(zhì)量243kg，搭載了微通道板（MCP）型脈沖星探測(cè)器和掠入射聚焦型脈沖星探測(cè)器。其主要任務(wù)是開展脈沖星的空間觀測(cè)以及脈沖星導(dǎo)航技術(shù)體制的試驗(yàn)驗(yàn)證。它是首顆開展脈沖星X射線在軌探測(cè)的衛(wèi)星系統(tǒng)。

1 引言

脈沖星屬于一種高速自轉(zhuǎn)的中子類天體（恒星演化末期形成的一種天體，質(zhì)量介于白矮星與黑洞之間）。脈沖星的磁極會(huì)輻射特定的電磁波束，由于脈沖星高速穩(wěn)定的自旋運(yùn)動(dòng)，使其發(fā)出的脈沖周期極其穩(wěn)定（周期穩(wěn)定性最高可達(dá)10-19～10-21s/s），遠(yuǎn)優(yōu)于目前國際最先進(jìn)的星載銣鐘和氫鐘（周期穩(wěn)定性約10-15s/s）。所以脈沖星被譽(yù)為自然界最精準(zhǔn)的天文時(shí)鐘。

脈沖星是一種優(yōu)良的天然導(dǎo)航信標(biāo)，具有固定的空間角位置和極其穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)周期。采用脈沖星的脈沖信號(hào)作為時(shí)鐘源進(jìn)行導(dǎo)航定位，可實(shí)現(xiàn)基于絕對(duì)時(shí)空基準(zhǔn)的航天器自主導(dǎo)航，能夠長(zhǎng)期、自主、穩(wěn)定地為航天器自身提供位置、速度、時(shí)間和姿態(tài)等高精度自主導(dǎo)航信息。這種新的導(dǎo)航定位技術(shù)，我們稱之為脈沖星導(dǎo)航技術(shù)。

脈沖星導(dǎo)航技術(shù)不依賴于現(xiàn)有的導(dǎo)航星座系統(tǒng)，可大幅減少航天器對(duì)地面測(cè)控系統(tǒng)的依賴程度，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾和自主生存能力。此技術(shù)是下一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自主運(yùn)行的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)未來深空探測(cè)、星際飛行等系統(tǒng)自主導(dǎo)航的主要技術(shù)手段，對(duì)于我國未來航天器技術(shù)水平的提升具有極其重要的戰(zhàn)略價(jià)值。脈沖星導(dǎo)航技術(shù)屬于戰(zhàn)略性和前沿性研究領(lǐng)域，國內(nèi)外航天機(jī)構(gòu)均在積極推進(jìn)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的研究與應(yīng)用。

脈沖星示意圖

2 研究現(xiàn)狀

針對(duì)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)都開展了長(zhǎng)期深入的理論研究和地面試驗(yàn)等工作。最初基于脈沖星信號(hào)源進(jìn)行飛行器導(dǎo)航的設(shè)想是由美國航空航天局（NASA）提出，經(jīng)過世界各國科研人員多年的基礎(chǔ)技術(shù)積累，目前已經(jīng)接近于工程實(shí)現(xiàn)。我國在該領(lǐng)域的研究工作處于國際領(lǐng)先地位。

國外研究現(xiàn)狀

1974年，美國NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）首次提出基于射電脈沖星的行星際飛行航天器自主軌道確定方法，開創(chuàng)了脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究的先河。1981年，美國通信系統(tǒng)研究所的T.J.Chester和S.A.Butman等人提出利用脈沖星輻射的X射線信號(hào)用于地球衛(wèi)星導(dǎo)航的構(gòu)想。

1993年，美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）設(shè)計(jì)了非常規(guī)恒星特征（USA）試驗(yàn)設(shè)備，繼承了傳統(tǒng)天文導(dǎo)航的掩星法觀測(cè)思路，提出利用X射線源測(cè)定航天器的軌道和姿態(tài)，以及利用X射線脈沖星進(jìn)行時(shí)間保持的綜合方法。

1999年，裝有非常規(guī)恒星特征試驗(yàn)設(shè)備的美國空軍“高級(jí)研究和全球觀測(cè)衛(wèi)星”（ARGOS）入軌，開展了包括非常規(guī)恒星特征試驗(yàn)在內(nèi)的9項(xiàng)空間科學(xué)試驗(yàn)研究。其中，非常規(guī)恒星特征試驗(yàn)的X射線探測(cè)器采集了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行了4個(gè)主題項(xiàng)目研究，即X射線天體物理學(xué)研究、X射線導(dǎo)航研究、X射線大氣上層探測(cè)研究及在空間環(huán)境條件下的信號(hào)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。由于在非常規(guī)恒星特征試驗(yàn)中X射線導(dǎo)航采用了傳統(tǒng)天文導(dǎo)航的掩星觀測(cè)方法，因此，“高級(jí)研究和全球觀測(cè)衛(wèi)星”軌道確定精度主要取決于高層大氣模型，只能達(dá)到幾千米水平。嚴(yán)格地說，非常規(guī)恒星特征試驗(yàn)不屬于真正意義上的X射線脈沖星導(dǎo)航飛行試驗(yàn)范疇。

2003年，美國馬里蘭大學(xué)帕克分校的Sheikh在深入分析研究脈沖星的基本物理特征和現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)體制的基礎(chǔ)上，初步論證了基于X射線脈沖星的航天器自主高精度軌道確定的可行性。

2004年，美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出了“基于X射線源的自主導(dǎo)航定位驗(yàn)證”（XNAV）計(jì)劃，致力于創(chuàng)建一個(gè)脈沖星網(wǎng)絡(luò)，利用脈沖星發(fā)射的X射線源進(jìn)行衛(wèi)星自主導(dǎo)航定位。

美國X射線脈沖星導(dǎo)航概念圖

“基于X射線源的自主導(dǎo)航定位驗(yàn)證”計(jì)劃分為3個(gè)階段實(shí)施：可行性論證階段（2005－2007年）；地面仿真試驗(yàn)與原理樣機(jī)研制階段（2007－2008年）；空間飛行試驗(yàn)驗(yàn)證階段（2009年以后）。令人遺憾的是，2006年6月，在該計(jì)劃第一階段任務(wù)完成后，DARPA不再支持進(jìn)一步的飛行試驗(yàn)，因此該計(jì)劃未步入第二階段。但是，人們并沒有停止對(duì)脈沖星自主導(dǎo)航這一新型導(dǎo)航技術(shù)的關(guān)注與探索。

2006年，NASA啟動(dòng)利用X射線脈沖星的深空探測(cè)器自主導(dǎo)航技術(shù)研究計(jì)劃，目標(biāo)是于2009年以后實(shí)現(xiàn)X射線脈沖星導(dǎo)航技術(shù)空間飛行試驗(yàn)驗(yàn)證（截至2016年此目標(biāo)尚未實(shí)現(xiàn)）。

2009年，俄羅斯科學(xué)院空間研究所（IKI）宣布其正在著手研究基于X射線脈沖星的自主導(dǎo)航系統(tǒng)。該研究所首先將利用國際γ射線天體物理實(shí)驗(yàn)室（INTEGRAL）的衛(wèi)星獲取適用于導(dǎo)航的X射線脈沖星，并分析其特征，然后將在“國際空間站”（ISS）上驗(yàn)證X射線探測(cè)器各項(xiàng)探測(cè)指標(biāo)。

2010年，DARPA又重新提出新的脈沖星導(dǎo)航計(jì)劃—“X射線脈沖星計(jì)時(shí)系統(tǒng)”（XTIM）計(jì)劃。該計(jì)劃是一個(gè)用X射線脈沖星為空間資產(chǎn)提供自主定時(shí)和定位信息，并將這些信息廣播給地面和其他空間用戶，供導(dǎo)航和定時(shí)之用，以獨(dú)立并補(bǔ)充GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該計(jì)劃的主要目的包括：

1）在少許或無地面支持的條件下，更新GPS星歷和定時(shí)。

2）提供一個(gè)替代的時(shí)間源，用于GPS接收機(jī)的檢校，以檢測(cè)欺騙干擾攻擊。

3）滿足軍用導(dǎo)航和通信需要，創(chuàng)造一個(gè)真正自主的、大尺度的時(shí)間參考。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)有關(guān)射電脈沖星的觀測(cè)和理論研究已開展了20余年，主要集中在天文學(xué)、天體物理學(xué)和時(shí)間計(jì)量方法等方面的研究。1996年，我國開始啟用25m的射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)射電脈沖星進(jìn)行觀測(cè)研究，對(duì)射電脈沖星的周期參數(shù)、周期躍變、自旋速率、脈沖輪廓、星際閃爍和頻譜特征等方面進(jìn)行了研究。同時(shí)，還開展了利用毫秒脈沖星的時(shí)間計(jì)量理論分析研究工作。2016年7月，我國已經(jīng)完成“500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡”（FAST）的主體工程。該望遠(yuǎn)鏡具有口徑大、頻帶寬和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，天區(qū)覆蓋可達(dá)到70%，其性能指標(biāo)要優(yōu)于美國的“阿雷西博”（Arecibo）射電望遠(yuǎn)鏡（305m口徑）。該望遠(yuǎn)鏡的建成必將增強(qiáng)我國巡天觀測(cè)射電脈沖星的能力。我國已初步具備射電脈沖星觀測(cè)和理論研究的基本條件。射電脈沖星的巡天觀測(cè)技術(shù)、信號(hào)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及時(shí)間計(jì)量的理論方法研究，為我國開展X射線脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。

在空間X射線探測(cè)研究方面，我國在神舟－2飛船留軌艙上安裝了X射線探測(cè)器，探測(cè)太陽X射線以及X/γ射線暴。探測(cè)器由寬能譜段和高時(shí)間分辨率的3臺(tái)船載儀器組成，3臺(tái)探測(cè)器能夠相互聯(lián)合和同步觸發(fā)觀測(cè)。其中，超軟X射線探測(cè)器的探測(cè)能譜范圍為0.2～2keV；X射線探測(cè)器的探測(cè)能譜范圍為10～200keV；γ射線探測(cè)器的探測(cè)能譜范圍為200keV～8MeV。我國還計(jì)劃在2017年發(fā)射高能X射線探測(cè)衛(wèi)星—“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”（HXMT）。這些將為我國開展X射線脈沖星導(dǎo)航研究提供巡天觀測(cè)技術(shù)儲(chǔ)備和必要的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

測(cè)試中的“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”

自2005年以來，國內(nèi)相關(guān)科研院所密切跟蹤國外X射線脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究動(dòng)向，開展了X射線脈沖星導(dǎo)航的基本概念和原理、理論模型和算法、關(guān)鍵技術(shù)和途徑等方面的分析研究工作，初步建立了脈沖星導(dǎo)航的理論體系和基本框架，梳理關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行數(shù)值仿真分析試驗(yàn)研究，為我國深入開展X射線脈沖星導(dǎo)航技術(shù)研究創(chuàng)造了有利條件。

2013年底，中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國空間技術(shù)研究院確定了自主研制我國首顆“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”的任務(wù)目標(biāo)，衛(wèi)星總體及核心載荷均由中國空間技術(shù)研究院自主研制完成。經(jīng)歷2年多的時(shí)間，該衛(wèi)星于2016年10月研制完成并升空，成為我國首顆開展脈沖星X射線在軌探測(cè)以及脈沖星導(dǎo)航技術(shù)驗(yàn)證的衛(wèi)星系統(tǒng)。

3 總體方案

衛(wèi)星概況

該衛(wèi)星由有效載荷和衛(wèi)星平臺(tái)組成。有效載荷包括微通道板型探測(cè)器、掠入射聚焦型探測(cè)器等；衛(wèi)星平臺(tái)包括結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)組件、綜合電子組件、控制組件、電源組件、數(shù)傳組件、熱控組件和天線組件。

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”組成圖

衛(wèi)星整星質(zhì)量約243kg，采用一體化綜合電子設(shè)計(jì)，將星務(wù)、控制運(yùn)算、測(cè)控、“全球定位系統(tǒng)”（GPS）、電源控制集成于綜合電子組件。衛(wèi)星采用整星零動(dòng)量+磁控三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式，并采用鋁蜂窩板箱式結(jié)構(gòu)，整體分為±Z兩艙。整星采用集中不調(diào)節(jié)母線供配電體制，利用工業(yè)級(jí)鋰電池組和固定展開三結(jié)砷化鎵太陽電池陣供電。星地測(cè)控采用S頻段非相干擴(kuò)頻體制，數(shù)傳采用X頻段。

衛(wèi)星發(fā)射狀態(tài)包絡(luò)尺寸為1125mm（X）× 1135mm（Y）×1785mm（Z），在軌展開狀態(tài)包絡(luò)尺寸為2753mm（X）×1135mm（Y）×1785mm（Z）。

衛(wèi)星發(fā)射狀態(tài)（左）及在軌展開狀態(tài)示意圖（右）

衛(wèi)星任務(wù)

由于X射線屬于高能光子，集中了脈沖星絕大部分輻射能量，工程實(shí)現(xiàn)上易于采用小型化設(shè)備對(duì)其開展探測(cè)與處理，方便后續(xù)脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的工程應(yīng)用，所以本次衛(wèi)星任務(wù)的觀測(cè)目標(biāo)選擇X射線脈沖星的脈沖信號(hào)進(jìn)行在軌測(cè)量與試驗(yàn)。

經(jīng)過綜合論證設(shè)計(jì)，“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”的空間飛行試驗(yàn)預(yù)期目標(biāo)是：

1）在空間環(huán)境下實(shí)測(cè)驗(yàn)證兩種類型的X射線探測(cè)器性能，研究宇宙背景噪聲對(duì)探測(cè)器作用機(jī)理。

2）探測(cè)多顆典型X射線脈沖星的輻射光子，提取脈沖輪廓曲線，解決能夠“看得見”脈沖星的問題。

3）進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間累積探測(cè)脈沖星輻射的X射線光子，初步建立試驗(yàn)型數(shù)據(jù)庫，結(jié)合衛(wèi)星高精度定軌數(shù)據(jù)，實(shí)際驗(yàn)證脈沖星導(dǎo)航技術(shù)體制。

工作模式

根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射流程及試驗(yàn)任務(wù)需求，衛(wèi)星工作模式如下。

1）發(fā)射段模式：只保留基本的供配電、星務(wù)管理、測(cè)控、姿態(tài)測(cè)量功能，其余功能處于關(guān)閉狀態(tài)。該模式主要應(yīng)用于衛(wèi)星發(fā)射飛行階段。

2）入軌調(diào)整模式：衛(wèi)星平臺(tái)供配電、星務(wù)管理、測(cè)控、姿態(tài)測(cè)量與控制功能處于工作狀態(tài)，其余功能處于關(guān)閉狀態(tài)。該模式主要應(yīng)用于狀態(tài)建立階段。在該模式下，衛(wèi)星消除星箭分離后姿態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)，完成太陽電池翼展開，建立對(duì)地穩(wěn)定姿態(tài)。

3）任務(wù)等待模式：衛(wèi)星平臺(tái)功能處于正常狀態(tài)，衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)日，有效載荷功能關(guān)閉。

4）探測(cè)任務(wù)模式：衛(wèi)星平臺(tái)功能處于正常狀態(tài)，有效載荷功能分時(shí)啟用，衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)慣性空間定向，開展X射線脈沖星觀測(cè)。

5）對(duì)地?cái)?shù)傳模式：衛(wèi)星平臺(tái)功能處于正常狀態(tài)，衛(wèi)星姿態(tài)三軸對(duì)地穩(wěn)定，數(shù)傳發(fā)射開機(jī)，對(duì)地傳輸數(shù)據(jù)。

6）安全模式：為衛(wèi)星故障條件下的處置模式，衛(wèi)星平臺(tái)供配電、星務(wù)管理、測(cè)控、姿態(tài)控制功能處于安全模式，有效載荷功能關(guān)閉。

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”整星工作模式及切換流程圖

脈沖星探測(cè)器

衛(wèi)星搭載試驗(yàn)的探測(cè)器包括大面陣微通道板型探測(cè)器和掠入射聚焦型探測(cè)器。

（1）微通道板型脈沖星探測(cè)器

該探測(cè)器利用大面陣通道板探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線脈沖星的探測(cè)，獲取脈沖星X射線光子到達(dá)時(shí)間數(shù)據(jù)。該探測(cè)器由光子探頭、綜合控制器和高壓配電器組成。光子探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線光子的光電轉(zhuǎn)換；綜合控制器完成光子到達(dá)時(shí)間信號(hào)的采集、科學(xué)數(shù)據(jù)的傳輸、內(nèi)部數(shù)據(jù)管理，以及與平臺(tái)的信息交互等功能；高壓配電器對(duì)所有探頭的內(nèi)置高壓進(jìn)行控制和遙測(cè)采集，并與綜合控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”系統(tǒng)指標(biāo)

光子探頭采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)光子探頭內(nèi)置高壓，為探測(cè)器工作提供負(fù)高壓環(huán)境。它使用基于微通道板的探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線脈沖星輻射光子的探測(cè)和光子到達(dá)時(shí)間的測(cè)量，主要由密封門、密封門開啟機(jī)構(gòu)、充氣閥和泄壓閥、微通道板探測(cè)器組件等部分組成。

（2）掠入射聚焦型脈沖星探測(cè)器

該探測(cè)器組件由探測(cè)器光學(xué)頭部、探測(cè)器線路以及銣鐘組成。

1）光學(xué)頭部：它將脈沖星的X射線光子聚焦在探測(cè)器上，增大探測(cè)器的有效探測(cè)面積。

2）探測(cè)器線路：它主要利用光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)，通過測(cè)量入射光子與探測(cè)器物質(zhì)碰撞作用而釋放的次級(jí)電子，從而間接探測(cè)X射線光子。光子在探測(cè)器內(nèi)部激發(fā)出電荷，電荷數(shù)量對(duì)應(yīng)的瞬態(tài)電流與入射光子能量成正比。這些電流脈沖序列時(shí)間間隔隨機(jī)變化，而且幅度和持續(xù)時(shí)間也在不斷變化。通過在一定時(shí)間范圍內(nèi)的累積，統(tǒng)計(jì)出X射線光子的時(shí)變特性。

3）銣鐘：為獲取X射線光子到達(dá)時(shí)間，對(duì)快速變化的模擬脈沖經(jīng)過比較器轉(zhuǎn)換為觸發(fā)信號(hào)，并采用星載時(shí)鐘標(biāo)記X射線光子的到達(dá)時(shí)間。衛(wèi)星平臺(tái)時(shí)間系統(tǒng)結(jié)合星載銣鐘，實(shí)現(xiàn)星上時(shí)間的高穩(wěn)定性。

最終，在星載計(jì)算機(jī)對(duì)到達(dá)時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換和修正之后，進(jìn)行歷元折疊得到X射線脈沖星的測(cè)量脈沖輪廓，并與標(biāo)準(zhǔn)脈沖輪廓進(jìn)行互相關(guān)處理，得到時(shí)間差。結(jié)合觀測(cè)多顆脈沖星的時(shí)間差，估計(jì)航天器的位置，實(shí)現(xiàn)航天器的自主導(dǎo)航。

衛(wèi)星平臺(tái)

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”的平臺(tái)仍然沿用高集成度、柔性化配置和平臺(tái)的綜合高性價(jià)比設(shè)計(jì)思路。整個(gè)平臺(tái)繼承了開拓－1A衛(wèi)星的產(chǎn)品狀態(tài)，秉承了“打造最高性價(jià)比衛(wèi)星系統(tǒng)”的理念，以工業(yè)現(xiàn)貨產(chǎn)品為基礎(chǔ)，選用了適合商業(yè)衛(wèi)星需求的產(chǎn)品體系、產(chǎn)保體系和研制模式。在星上產(chǎn)品配套方面，充分發(fā)揮了工業(yè)領(lǐng)域在計(jì)算機(jī)技術(shù)、能源和通信領(lǐng)域等產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過與一批具有技術(shù)實(shí)力的科技型企業(yè)深入開展技術(shù)合作，在滿足衛(wèi)星品質(zhì)要求的同時(shí)，顯著提升了相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)及相關(guān)企業(yè)的品牌價(jià)值。

（1）綜合電子組件

綜合電子組件的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的星務(wù)管理、測(cè)控應(yīng)答、姿態(tài)控制功能中的計(jì)算與管理、供電與配電功能中的電源控制與管理、熱控功能中的熱控管理等功能。它由星載計(jì)算機(jī)模塊、測(cè)控模塊、測(cè)控收發(fā)前端、GPS模塊、電源控制模塊及機(jī)箱組成。

（2）控制組件

控制組件的功能是為衛(wèi)星提供所需的姿態(tài)條件，具體包括：

1）具有消除星箭分離時(shí)的姿態(tài)偏差，對(duì)星體角速度進(jìn)行速率阻尼；

”脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星“太陽電池翼正在接受測(cè)試

2）具有在指定時(shí)間內(nèi)建立并保持對(duì)日定向姿態(tài)的能力；

3）具有對(duì)地定向三軸穩(wěn)定能力，滿足數(shù)傳工作期間的指向精度和姿態(tài)穩(wěn)定度的要求；

4）具備對(duì)脈沖星定向的能力，滿足有效載荷工作期間的指向精度和姿態(tài)穩(wěn)定度的要求；

5）姿態(tài)異常時(shí)，具有重新捕獲姿態(tài)并建立穩(wěn)定的三軸姿態(tài)的能力；

6）具有自主及地面人工診斷與重構(gòu)系統(tǒng)，以及地面注入修改星上軟件的能力。

衛(wèi)星飛行過程中的主要事件包括：星箭分離、速率阻尼、太陽搜索、太陽定向、對(duì)日巡航、脈沖星定向控制等。

（3）數(shù)傳組件

數(shù)傳組件的主要功能是實(shí)現(xiàn)載荷數(shù)據(jù)和平臺(tái)工程數(shù)據(jù)的多路復(fù)接和存儲(chǔ)，并在衛(wèi)星過境時(shí)將存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)經(jīng)加擾、編碼、濾波和調(diào)制放大后，通過數(shù)傳天線傳送到地面。該組件由數(shù)傳通信機(jī)和數(shù)傳天線組成。數(shù)傳速率10Mbit/s，固存容量32Gbit。

（4）電源組件

電源組件的功能主要是實(shí)現(xiàn)太陽能的光電轉(zhuǎn)換及電能存儲(chǔ)。電源組件包括太陽電池翼、鋰離子蓄電池組。太陽電池翼采用宇航級(jí)三結(jié)砷化鎵太陽電池片；鋰離子蓄電池組采用工業(yè)小容量單體鋰離子電池組，額定容量為20Ah。

4 研制歷程

2013年10月，首顆“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”以中國空間技術(shù)研究院自主創(chuàng)新項(xiàng)目開始立項(xiàng)研制。

2014年12月，項(xiàng)目完成了全部衛(wèi)星平臺(tái)以及探測(cè)器載荷的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作，正式轉(zhuǎn)入工程星研制階段。

2015年9月，“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”的同平臺(tái)衛(wèi)星開拓－1A衛(wèi)星成功發(fā)射并穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了衛(wèi)星平臺(tái)的設(shè)計(jì)正確性與空間環(huán)境適應(yīng)性。

2015年11月，衛(wèi)星明確了與長(zhǎng)征－11運(yùn)載火箭的發(fā)射計(jì)劃，確定了最終發(fā)射節(jié)點(diǎn)。

2016年10月，完成“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”的全部研制工作。

2016年11月10日，衛(wèi)星發(fā)射入軌。

5 應(yīng)用前景

“脈沖星試驗(yàn)衛(wèi)星”是我國脈沖星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的第一階段標(biāo)志性成果，它實(shí)現(xiàn)了我國X射線脈沖星的在軌觀測(cè)與脈沖星導(dǎo)航技術(shù)體制的試驗(yàn)驗(yàn)證。

未來計(jì)劃在2020年左右，從整體上驗(yàn)證X射線脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)地面脈沖星射電觀測(cè)，補(bǔ)充和完善國內(nèi)射電脈沖星觀測(cè)設(shè)施，形成高精度的地面射電脈沖星觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建與精化完整的脈沖星導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，利用裝載X射線脈沖星導(dǎo)航設(shè)備的多顆衛(wèi)星，組成太陽系質(zhì)心空間基準(zhǔn)星座，提供軌道精度100m、時(shí)間精度1μs的時(shí)空基準(zhǔn)信息，用于開展大型星座系統(tǒng)的自主運(yùn)行。

計(jì)劃在2025年左右實(shí)現(xiàn)X射線脈沖星導(dǎo)航技術(shù)的工程化應(yīng)用，滿足未來航天器的軌道精度10m和時(shí)間同步精度1μs的長(zhǎng)時(shí)間高精度自主運(yùn)行需求。實(shí)現(xiàn)X射線脈沖星導(dǎo)航探測(cè)器型譜化以及小型化導(dǎo)航終端，使得脈沖星導(dǎo)航技術(shù)可以應(yīng)用于各類空間系統(tǒng)飛行器之中，提高航天器的自主運(yùn)行能力，實(shí)現(xiàn)深空飛行器無縫導(dǎo)航與精密控制，持續(xù)探索更優(yōu)的導(dǎo)航信號(hào)源，完善導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建并維持我國絕對(duì)時(shí)空基準(zhǔn)系統(tǒng)，大幅度提升我國空間飛行器的自主運(yùn)行能力以及深空探測(cè)等科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)支持能力。