2月2日，我國(guó)首顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，這讓我國(guó)成為目前全球擁有在軌運(yùn)行的多載荷、高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的少數(shù)國(guó)家之一，為“地震預(yù)測(cè)”這道世界性難題的解答，提供一種新的嘗試思路。
從外形來(lái)看，“張衡一號(hào)”的體積并不大，是一個(gè)約1.4米×1.4米×1.4米的立方體，重量也只有700多公斤。不過(guò)，這顆衛(wèi)星的“長(zhǎng)相”卻有點(diǎn)奇怪——單太陽(yáng)翼，裝載有6根伸展長(zhǎng)度4米多的“伸桿”，看上去有點(diǎn)像一個(gè)“炸了毛”的衛(wèi)星。
這，恰恰是它的一大優(yōu)勢(shì)。
“張衡一號(hào)”衛(wèi)星的抓總研制單位、航天科技集團(tuán)五院東方紅衛(wèi)星公司總監(jiān)周峰說(shuō)，“張衡一號(hào)”上的“伸桿”，可將有效載荷即一雙雙盯著地球磁場(chǎng)的“眼睛”，盡可能大距離地遠(yuǎn)離星體的位置，避免受到衛(wèi)星本體器件的電磁“干擾”——這是提高“眼睛”探測(cè)精度的必要條件。
說(shuō)白了，離衛(wèi)星本體越遠(yuǎn)，受到的電磁“干擾”越小，“眼睛”里的雜物越少，“看”得也就越清楚。
“張衡一號(hào)”的工作原理聽(tīng)上去并不復(fù)雜，即衛(wèi)星在天上“盯著”地球磁場(chǎng)，一旦后者發(fā)生變化，哪怕只是起了些許的漣漪，就立即“上交”數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，因?yàn)橐l(fā)磁場(chǎng)變化的一大可能，就是500公里外的地球上發(fā)生了較大的地殼活動(dòng)——地震。
鮮為人知的是，這顆衛(wèi)星“站崗”所在的太陽(yáng)同步軌道，是一個(gè)布滿(mǎn)了電子、離子的電磁世界，這里受到太陽(yáng)、月球引潮力以及地球中高層大氣的擾動(dòng)，常常是“波濤洶涌”。國(guó)防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)說(shuō)，衛(wèi)星在這里工作本就十分不易，還要探測(cè)這里的磁場(chǎng)變化情況，更是難上加難。
他告訴記者，“打鐵還需自身硬”，想要精確“看到”地球磁場(chǎng)的細(xì)微變化，首先要求衛(wèi)星本體的電磁信息“足夠干凈”。他給出一組數(shù)字：衛(wèi)星本體磁性對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量的“影響不確定性”需控制在0.5納特，這相當(dāng)于地球表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的十萬(wàn)分之一。
周峰說(shuō)，科研人員最終打造出來(lái)的“張衡一號(hào)”整星，其磁潔凈度達(dá)到了0.33納特，這是在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)低地球軌道衛(wèi)星高精度電磁潔凈度控制，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
此次任務(wù)中的“伸桿”機(jī)構(gòu)也有兩種，一種類(lèi)似魔術(shù)表演中的魔術(shù)棒，叫卷筒式“伸桿”機(jī)構(gòu)，其收攏時(shí)只有手掌大??；另一種類(lèi)似人類(lèi)的手臂，叫鉸鏈?zhǔn)健吧鞐U”機(jī)構(gòu)，兩種機(jī)構(gòu)展開(kāi)后長(zhǎng)度均可達(dá)到5米。
周峰告訴記者，這兩種“伸桿”的選材過(guò)程可謂“百煉成鋼”，既要能夠保證其在軌時(shí)能夠可靠展開(kāi)，也要確保其在軌經(jīng)歷“超過(guò)200℃的溫度交變”時(shí)，那些“眼睛”在5米長(zhǎng)的“桿子”上，其位置變化量不大于2毫米，即大約一枚硬幣的厚度。
周峰說(shuō)，這是我國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)高收納比“伸桿”機(jī)構(gòu)的國(guó)產(chǎn)化，一些關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此次“伸桿”設(shè)計(jì)，也讓我國(guó)星上探測(cè)載荷之間的距離，由不到2米延展至超過(guò)10米，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)小衛(wèi)星伸展載荷的新紀(jì)錄。
值得一提的是，“張衡一號(hào)”安裝了電場(chǎng)探測(cè)儀，這一載荷旨在探測(cè)衛(wèi)星軌道環(huán)境空間電場(chǎng)，是目前國(guó)際上運(yùn)行在太陽(yáng)同步軌道上功能配置最全的空間電場(chǎng)探測(cè)儀器，由航天科技集團(tuán)五院510所研制。
航天科技集團(tuán)五院510所專(zhuān)家說(shuō)，這個(gè)探測(cè)儀要“感知”太空中的三維電場(chǎng)，需要通過(guò)“伸桿”向衛(wèi)星本體外“伸出”4個(gè)傳感器，就像4個(gè)具有高靈敏測(cè)量電路的“球”。
這位專(zhuān)家表示，這樣的“球”可以探測(cè)到“等離子體”的電勢(shì)變化——這種變化非常微小，就好比“要在喜馬拉雅山那么高的浪頭上，分辨出一滴水珠”，難度之大可見(jiàn)一斑。
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