卫星设计的核心是围绕“任务需求”进行的,特点的空间应用=明确的航天任务,总的来说,卫星制造就是“任务驱动设计”。总的来说,卫星有两大组成部分:卫星载荷(成本占比60%-80%)和卫星平台(成本占比20%-30%)。
一颗卫星要能正常工作,需要有两套系统,一套是让卫星能正常绕地飞行,电池可以供电,星载计算机能正常开机工作的系统组合,我们把它称作卫星平台。通常情况下,不同类别的卫星平台差异不大。另一套系统是卫星的有效载荷,主要包括天线(占比75%)和转发器以及雷达、相机等功能载荷,根据卫星的工作差别,卫星的有效载荷具有较大差异。
翱翔天际的基石:卫星平台卫星平台由卫星本体和服务(保障)系统组成,可以支持一种或几种有效载荷的组合体。卫星平台可以由卫星服务(保障)系统组合成一个或几个舱段,例如服务舱、推进舱和返回舱。
卫星平台由以下系统构成:
温度控制系统:保证卫星各种器件工作在合适的温度;
总体电路系统:管理整体供配电、信号转接、火工装置管理、设备间的电连接;
遥测、测距和指令系统:与地面控制中心联系、接收任务、收发指令等;
能源系统:为整个卫星提供能源、动力等;
推进系统:为卫星定轨,保持轨道和控制姿态提供动量;
姿态轨道控制系统:保持卫星天线指向和运行轨道的准确;
其他……
慧眼观天的奥秘:卫星载荷卫星载荷就是能够执行高空任务的有效装置,可以是仪器、设备或者分系统,根据卫星类型和用途的不同差异较大。
我们可以做个类比:我们常说,汽车的“三大件”:发动机、变速箱、底盘,或者说新能源的三大件:电机、电控、电池,它们就好比卫星平台。因为无论是乘用车、商用车、特种车等,每辆车的三大件都类似,它们起到一个可以将车开起来的作用。而这辆车具体会用在哪里,会装医疗仪器去救人、或者装微波炉电视去房车旅游,亦或是装摄像头和传感器去做路政巡检,这些不同的设备就像是卫星载荷。
根据卫星用途的不同,我们可以把卫星分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星、科学卫星、气象卫星、技术试验卫星等。
例如:
通信卫星载荷:包括通信转发器和天线等。转发器实际上就是一部高灵敏度、宽频带的微波收发机,用来接收、放大、变频、再放大和发射通信信号,天线负责接收地面发出的指令和向地面发送遥测数据;
导航卫星载荷:包括星载原子钟、导航数据存储器、数据注入接收机、导航任务处理单元等;
遥感卫星载荷:主要由光学和雷达设备组成,包括星载光学相机、多光谱扫描仪、微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、超光谱成像仪以及遥感信息的数传设备;
科学卫星载荷:主要由各类科学实验仪器组成,根据科学探测需求和场景的不同,其有效载荷也有一定差异。
卫星平台与载荷的发展趋势随着卫星制造技术的不断提高,低成本、高敏捷性和高精度卫星的需求日益强烈。原来价值量占比最大的卫星平台逐渐被卫星载荷超越,从早前的“平台设计+载荷设计”模式向“平台载荷一体化”转变。现在考虑到数量巨大的卫星需求,从成本出发,又向着“去平台化”和“载荷设计中心化”的方式转变。而我们的载荷测试也会变得越来越重要。
卫星载荷研发与测试载荷研发过程中,工程师需要进行专业设计、设计优化和模拟仿真,同时还要进行工程验证和测试。从卫星项目可行性论证到立项、设计阶段,就需要从应用指标体系、关键技术、研制条件、周期等各个方面进行综合评估设计。在研制阶段,不但要进行方案论证和详细设计,通过迭代优化,以确定卫星的总体方案和指标体系,而且需要制定详细的研制流程和质量保证大纲。
当载荷开发完毕后,需要对载荷进行非常丰富的的测试和验证,包括芯片测试、元器件测试、组件测试、系统测试、天线测试、发射前的系统集成测试、生产测试、环境适应性测试、振动测试、热真空测试等。
这就需要测试仪器和解决方案登场了,下期分享内容,将为您介绍卫星测试中所会用到的仪器及方案!请各位关注!