國產衛星技術新突破：風雲四號首次使用「單翅」結構

資料圖：我國新一代靜止氣象衛星首發星「風雲四號」，注意只有單片太陽能板

中新網上海12月11日電 題：「風四」T型太陽翼首次亮相太空

在11日成功發射的中國新一代靜止軌道氣象衛星首發星風雲四號上，與傳統衛星「雙翅膀」構型的太陽電池翼不同，風雲四號以T型「單翅膀」首次亮相太空。中國航天科技集團公司八院805所的研製者於此間揭秘：在三萬六千公里的高空作業，卻只能安裝一個「翅膀」，「風四」何以保持平衡？

有顏值——T型太陽翼首次亮相太空

太陽電池翼是衛星的關鍵部件之一，與太陽能熱水器類似它通過安裝在其表面的電池片吸收太陽能，並將其源源不斷的供給衛星。現代衛星受功率需求限制，為了實現更大的發電面積，一般採用可展開式的太陽翼，並在根部通過電機機構驅動太陽電池翼轉動。一般衛星均是圍繞地球而不是太陽旋轉，如果是固定式的太陽翼很多時候就無法照到太陽光，所以太陽電池翼需要和向日葵一樣對著太陽旋轉，保證電池板面朝太陽從而獲得最大的發電效率。

傳統衛星的太陽翼都是雙翼構型，分布在衛星的兩側，就像兩隻展開的翅膀。風雲四號作為新一代氣象衛星，其功能十分強大，星上載荷眾多，儘管其六面體的身板已經不小了，但是分配給太陽電池翼的指標是，只有一側能安裝太陽電池翼。但風雲四號衛星的主要作用是精準地進行氣象預報，前提是精準實現對地觀測，「翅膀」不穩定怎麼行？

八院805所的研製者首次給衛星的太陽電池翼設計了炫酷的「T」構型，令其保持自身平衡，抗干擾能力強，從而給衛星提供穩定電能。

「為了保證衛星的高姿態穩定度，全新設計的T構型大大縮短了太陽翼質心和衛星的距離，一旦太陽翼發生晃動或者抖動，對衛星的干擾也是非常小的。」805所太陽電池翼副主任設計師王威介紹說。

他形容，「就跟人保持穩定的原理是相似的，人伸開雙臂容易被拉動或拉倒，把雙臂緊貼身體就相對穩定多了。」

靠智慧——把運動耦合扼殺在搖籃里

太陽電池翼的主要功能是通過太陽電池片吸收太陽能，將其轉化為電能，並源源不斷地提供給衛星，為了保證太陽光能夠儘可能的直射電池片，太陽電池翼一直在圍繞太陽旋轉，在這個過程中，就會產生運動耦合，而運動耦合一旦發生，衛星將產生劇烈「晃動」，輕則影響觀測精度，重則使衛星受到損壞。

專家介紹，其實運動耦合并不是航天器特有的，日常生活中也存在。舉個簡單的例子，用洗衣機脫水時，機器在剛啟動和最高速時，機器的振動都不大，但是當洗衣機轉筒在某一速度的轉動頻率與結構頻率產生運動耦合時，就會導致振動放大。

那衛星在太空運行是會不會與太陽翼發生運動耦合現象呢？據八院805所的專家介紹，受地球重力和衛星體積的限制，地面真實模擬其太空運行的成本太高，研製人員通過摸清太陽電池翼自身的頻率特性，從設計上錯開兩者會引發運動耦合的頻率。

「測量計算太陽翼的頻率並不複雜，使其懸掛擺動起來進行測試便可，複雜的是怎樣使太陽翼懸掛變動，」八院805所太陽翼產品首席張雷介紹說，「懸掛式固定不牢怕太陽翼損壞，固定太牢產品的頻率就測試不準了。」

為了解決這一難題，研製人員動了不少腦筋，最終採用牽線木偶的形式，通過長長的細線將太陽翼吊起，並通過氣浮機構使得細線的長度能隨著太陽翼晃動縮短或變長，從而保證測試出產品最真實的頻率特性，有效避免了兩者運動耦合現象的發生，確保衛星安全、穩定運行。（完）