2022年1月26日、2月27日,陸地探測一號01組A星、B星在酒泉衛星發射中心先后成功發射,在軌運行一年多,雙星用華爾茲般優美的舞步“丈量”著祖國的秀美山河。作為太空華爾茲的幕后導演,陸地探測一號01組雙星研制團隊歷時5年時間,刻苦攻關、精益求精,團結一心、追求極致,攻克了高精高穩三同步、高精度衛星編隊、嚴格回歸軌道控制等關鍵技術,打造出了這組“明察秋毫”的星,構建了全球首個L波段分布式SAR測繪雙星星座,填補了我國在差分干涉SAR領域的空白。
敢想敢為:把難點變成優勢
“國土資源部(現自然資源部)對我們來說是全新的用戶,講清楚我們的優勢不容易,要論證并讓用戶相信就更不容易。”衛星總師陳筠力說。雖然是SAR衛星的誕生地,但509所此前從未涉足過陸地探測SAR衛星領域,論證之初,魏鍾銓老總帶領團隊創新性地選擇了L波段SAR衛星。
相比常用的C波段,L波段具有更強的穿透性,能夠更好地滿足國土資源部進行地表形變測量的需求,并且可以充分繼承八院L波段SAR衛星的研制經驗,但后期圖像處理是一大難題。很長一段時間,團隊成員駐守北京集中攻關。與此同時,團隊還積極聯合國內優勢單位攻克了L波段差分干涉地面處理、電離層誤差補償等關鍵技術,把應用上的難點轉換成自己的競爭優勢。
這種敢想敢為又善作善成的闖勁讓團隊能夠坦然應對型號研制中的諸多挑戰與波折。2019年年底,型號轉入正樣研制,在距離雙星天線產品交付不足20個月時,型號決定對載荷天線選用的5個規格3萬余只芯片電容進行升級替代,這是一條一定要走但卻并不好走的路,尤其是要在短時間內完成升級更是難上加難。但型號已經轉入正樣,任務不能拖。面對承制單位的一籌莫展,型號兩總果斷決策,迅速成立專題工作小組進行專項論證。團隊分兵調研南京、石家莊、成都、上海等國內廠家芯片電容設計研制能力,組織專家集同攻關,僅用4個月時間就完成了詳細規范制定,又用5個月完成了樣件考核試驗,1個月完成正樣產品提交,前后僅10個月就完成了全部芯片電容的驗證測試和產品供應。
追求完美:把管理和技術都做到極致
從2016年立項到2022年發射,看似長達6年,但其實研制節奏非常緊張。“雙星雖然有很多相似的地方,但還有不少需要協同的特殊測試和試驗,所以初樣加上正樣,我們相當于做了3.5顆衛星。”總體主任設計師張丙良回憶,“尤其做實驗的時候,A星剛結束,B星又開始了,有時一連幾個月都在晝夜顛倒的做試驗。”
雖然進度緊,但團隊卻對哪怕是文件入庫這樣的小事也一點都不含糊,副總師魏春堅持每天早上7:20雷打不動地逐一提醒、督促文件入庫。
這種對完美的追求更體現在對技術的精益求精上。研制團隊在國內首次突破嚴格回歸軌道設計與控制技術,衛星重復觀測時軌道管道控制半徑由常規的千米級精確到350米以內,實現對拍攝目標點高精度的時空重訪,讓雙星能在千里之外的太空測量毫米級的地表形變。為了滿足前所未有的高精度重訪精度要求,軌道副主任設計師李楠摒棄了傳統解析回歸軌道設計方法,創新性地提出了嚴格回歸軌道快速設計新算法并開發了相關軟件,確保了雙星在軌差分干涉形變測量任務的順利實施。看著衛星在設計的嚴格回歸軌道上運行良好,李楠說:“熬過的一個個不眠之夜和推導公式的一疊疊稿紙都沒有白費。”
軌道控制更精確,雙星的距離也更近了。為保證雙星在軌安全運行,姿軌控副主任設計師栗雙嶺從單星和雙星配合角度識別制定了170余項故障預案,用他的話說:“我們的目標是這些故障預案一個都用不上,但該有的預案一個都不能少。”
高精高穩三同步技術是雙星繞飛廣域地形測繪的前提。也就是說雙星在軌進行地形測繪時,需要兩星在時間、空間、相位三個維度上保持高度一致性。“就像奧運雙人雙槳賽艇運動一樣,要求運動員之間步調一致,心有靈犀,默契配合。”衛星總指揮李瑞祥把A星和B星比喻成一對“雙胞胎”,在軌測繪時一星發射雷達信號,兩星同時接收地面回波,只有通過高精度時間、空間及相位三同步才能實現“雙胞胎”間的“星靈”相通,用雙星的視角實現對地3D觀測,獲取高精度數字高程模型(DEM)。三同步涉及星上5個分系統、幾十臺星上產品。為從根源上實現和保障雙星三同步高精度、高可靠性指標,團隊圍繞體制原理、工程實現進行多輪攻關,反復打磨方案、優化設計、嚴謹驗證,型號兩總針對型號特點對系統方案多次提出優化方向,溫俊健、劉艷陽等團隊成員先后在北京、上海、無錫、南京等地開展了十幾項專項試驗,為最終在軌優異表現奠定了基礎。為了吃透關鍵技術,酷愛跑步籃球的運動達人劉艷陽,把曾經揮灑在馬拉松賽場的時間都擠出來優化技術方案;又因為經年累月忙碌奔波和電腦前久坐辦公,就連日常的籃球邀約,也變成了詢問“治療腰椎去哪家醫院比較好”。
事非經過不知難,成如容易卻艱辛。在軌穩定運行一年的陸地探測一號01組雙星在軌表現良好,在土耳其地震、四川瀘定地震、臺灣花蓮地震監測及山西煤礦沉降監測等事件中發揮了重要作用,獲得了用戶的高度肯定。成功的背后是團隊數年的艱辛付出,也是八院雷達衛星領域開拓發展的一個縮影,更是“自主創新、艱苦奮斗、嚴慎細實、大力協同、和諧共贏”雷達衛星文化的真實寫照。