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风云二号系列气象卫星研制团队前行的足迹
    日期:2008年12月26日    字体:【】【】【

  12月23日,已是2008年的岁末。正当人们开始忙着盘点这不平凡的一年时,大凉山深处的西昌卫星发射中心传来轰鸣声,在“金牌火箭”长征三号甲的护送下,我国自主研制的第三颗业务型静止轨道气象卫星——风云二号E星精确入轨,为中国航天科技集团公司本年度的宇航发射任务画上了圆满的句号。
  此次升空的E星将与正在运行的C星、D星形成三星同耀九天的壮丽景象。这也使得风云二号卫星眼界大开,可以观测到东太平洋以西、东欧和中非以东的广大区域,给我国天气趋势和灾害天气预报带来新的福音。


   设计要精益求精
  在卫星转场之前,记者得以一睹风云二号E星的“芳容”。她个头不大,却很漂亮,尤其是顶部的天线,远远看去,如同水晶一般。在圆柱形的身段上套着红色的“外衣”,显得恬静端庄。
  据卫星总设计师李卿介绍,“风云二号”采用双同心圆筒式结构,内筒为承力筒,外筒为上、下太阳能电池壳,中间用腰带连接,外部敷贴太阳能电池片。
  自1997年以来,我国先后成功发射了5颗静止轨道气象卫星,分别为风云二号A、B、C、D、E。其中,A、B星为试用星,C、D、E星为业务星。
  “A、B星上天后不久,就出现了问题,只能间歇地工作。虽然在气象业务应用上没有达到预期效果,但它们验证了卫星的设计方案,为C星成功运行奠定了重要的技术基础。”卫星总指挥徐博明说。
  2004年10月,做了256项技术改进的C星发射成功,很快便投入业务运行。4年多来,C星运行稳定,屡立战功。2006年12月,肩负“双星运行、互为备份”的D星升空后,C、D双星增加了汛期观测密度,使云图的时间分辨率从原来的60分钟缩短到15分钟。
  说到这,徐博明不无自豪地告诉记者:“双星同时取图的做法,在世界上独一无二。这得益于研制单位和用户单位的共同努力。”目前,风云二号C、D星的性能、指标和遥测参数都处于稳定的状态,业务运行成功率保持在99%以上,被称为“天地一体化的楷模、地面应用系统的典范”。
  风云二号卫星的设计寿命是3年。已经超期服役的C星,随着燃料的逐渐耗尽,将会在明年汛期后失去功效,E星升空就是为了接替它,和D星互为备份。不过,本着精益求精的设计态度,研制人员对E星做了很多改进,使其观测性能更加完善。
  由于卫星携带的扫描辐射计口径达410毫米,当卫星与太阳处在特殊角度时,容易产生杂散光干扰现象,使云图仿佛蒙上了一层雾,影响观测数据的应用。为此,在E星研制中,研制人员便在探测器前面加上了类似镜头遮光罩作用的部件,抑制杂散辐射对图像的干扰。
  研制人员还发现,在36000公里的地球静止轨道上,容易积累静电。如果处理不好,局部放电将产生复杂的干扰脉冲,影响到云图质量。此外,卫星天线要和地球保持相对稳定的状态,局部释放的静电容易使其产生故障,影响信号质量和图像输出。为此,E星加强了卫星电磁兼容性方面的设计,并采取了相应的防静电措施。


   在失败与挫折中奋起
  从D星开始,卫星研制团队提出了“一次成功、稳定运行、3年寿命、优于C星”的质量目标,并一直沿用到E星。
  在气象卫星研制领域奋斗了近30年的李卿说,这一目标,是在惨痛的失败中诞生的。
  1994年,他们带着风云二号01星满怀信心地来到了西昌卫星发射中心。然而,在最后一次测试时,却发生了意外事故,损失惨重。
  1997年风云二号A星和2000年B星升空。虽然这两颗卫星在天上的时间很长,但是没有达到3年正常运行的寿命要求。直到C星,研制队伍才真正打了一个“翻身仗”。在信心倍增的同时,“两总”对质量的要求也越来越严格。
  在卫星出厂之前,卫星总体就进行了严格的质量控制。他们坚信,产品的根本质量在出厂时就已经决定了。
  502所研制的加速度计,对稳定卫星的姿态至关重要。今年6月,加速度计在一个偶然的角度出现了震荡。这一不易察觉的现象被502所抓住了。该所花了近4个月的时间,才将故障彻底排除。虽然卫星的总进度因此有所推迟,但这种工作态度却得到了总指挥徐博明的多次表扬。
  除了充分的地面试验,在卫星出厂前,研制人员还保证了1000小时的整星加电时间。
  “这样做的目的是让卫星在地面充分老练,尽可能地暴露问题。”徐博明说。
  1000小时只是一个经验数据,其科学性还有待于进一步探索,但“两总”认为,地面充分加电绝对必要。从C星开始,整星地面加电时间必须达到1000小时就开始成为“风云二号”研制队伍的必修课。
  不过,只有一支队伍,要执行完1000小时的加电时间、20天左右的真空热试验和240小时的整星连续加电老练,谈何容易。24小时轮流倒班,其过程十分艰苦。尽管大家开始时对这种工作方法不太习惯,但还是都坚持了下来。
  此外,从C星开始,卫星队伍有了一个很好的做法,即必须多方比对在厂房和卫星发射中心测试所得的数据。这种做法源于B星深刻的教训。
  当时,B星在厂房测试时,已经发现转发器某个遥测数据存在异常现象,但没有引起足够的重视。结果,B星在天上运行8个月后,星上的主备份传感器相继出现故障,卫星不能连续稳定工作。正是通过这一教训,让“两总”系统深刻地认识到,“不带任何问题上天”决不只是一句口号,而是要在工作中必须认真执行的“天条”。
  从此以后,风云二号卫星的研制人员对星上每一个参数的稳定性都很看重,要进行各种参数稳定性和一致性的比对工作。


   工作要万无一失
  11月10日,卫星发射试验队抵达西昌卫星发射中心。
  “两总”首先对试验队员们开展思想教育。恰逢国家召开了神舟七号载人航天飞行任务表彰大会。会上,胡锦涛主席提出的“精心组织、精心指挥、精心实施、确保成功、确保万无一失”的要求,让试验队感同身受。同时,集团公司下发了有关文件,分析了当前的质量形势,并提出了一系列具体措施。这对C、D星取得大捷的风云二号卫星队伍有着重要的警示意义。
  围绕风险点,李卿特意确定了几个专题,如“新发射工位”就是其中一个新问题。
  2006年底,西昌卫星发射中心3号塔架改造完毕。虽然执行发射任务的“长三甲”对这个“起点”已驾轻就熟,但风云二号卫星还是首次和改造后的3号塔架亲密接触。
  发射工位更换后,要进行一次对接试验。这原本定于今年上半年完成,但由于发生了汶川大地震,对接试验被迫推迟到进场后进行。铺设12根150米长的电缆、对接试验、星塔合练……在副总指挥李海生、副总设计师曹亮的指挥带领下,工作进行得很顺利。但是,李卿一直密切关注着各项工作,直到发射成功。
  目前,风云二号卫星队伍已经积累了5颗星的技术表格。这是一笔宝贵的财富。2007年,按照集团公司“型号队伍要建立技术保证链”的要求,研制队伍整理出322份表格,作为E星重要的技术基础文件。
  “这些表格中,有111份是操作性表格,细致到每个螺钉、接头,有211份是确认性表格,防止操作不到位。这对全体试验队员都很重要,尤其是新队员。”徐博明在解释完表格的内容后,不忘补充道,“但是,表格不是万能的,工程经验十分重要。因此,只要老专家们身体允许,我们一定把他们请来进行技术把关。”


   大协作开放透明
  风云二号E星研制团队是一个大协作的集体。卫星任务由八院抓总,协作单位有四院、五院、航天时代公司和中国科学院、中国电子科技集团公司等10多家。
  这些成员单位虽然分布在上海、北京、西安等地,但在研制工作上却保持了高度的一致性。首先,工作有各项制度作保障,尤其是产品的质量控制。其次,总体与各单位之间不断加强沟通、协调与联系,促进各分系统之间的合作,提高了透明度。
  说到透明度,李卿感触很深,他说:“A、B星研制中有一个很大的教训,就是分系统和总体之间不透明,‘黑匣子’交付。在协作单位众多的情况下,大家出于对自身知识产权的保护,对总体有戒备心理。”
  此后,卫星研制人员进行了集体反思。现在,总体和分系统是完全透明开放的。一个典型的例子就是,过去,作为总设计师的李卿想看一看分系统的技术文件,可能会遇到这样的或那样的障碍。现在,不等他提出,分系统便主动呈了上来。
  在风云二号卫星研制队伍中,有很多感人的事迹:有怀孕挺着大肚子一直干活到卫星出厂的女工,有连夜试验只为查出问题的年轻主任设计师,有身先士卒、亲自把关的中科院老院士……各研制单位以及用户之间友好、信任、透明的关系,带来的结果就是配合很默契。这也是风云二号卫星能够成为“名牌星”并获得2007年度国家科技进步奖一等奖的关键因素之一。(索阿娣)

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