我國初具全電推衛星控制能力分析論文

　　經過為期兩年的科研攻關，近日，中國航天科技集團公司五院502所電推進平臺控制系統一體化設計方案新鮮出爐。這標志著我國已經初步掌握電推進衛星GNC(制導、導航與控制)系統設計方法，我國在電推進衛星理論研究與工程設計工作中取得重要進展。

　　如何在“衛星大腦”GNC系統的操控下幫助電推進航天器進行軌道轉移、精確入軌以及在軌控制是世界性難題。“與傳統的化學推進航天器相比，全電推給航天器的制導、導航與控制技術帶來顛覆性改變。”中國航天科技集團公司五院502所研發中心副主任湯亮說。

　　以通信衛星變軌為例。在發射成功之后，通信衛星要從近地點200千米轉移到距離地球3.6萬公里的地球靜止軌道。在化學推進器的作用下，衛星只需要5次運行軌跡修正、歷時7天左右時間就可以完成這一過程。而在電推進技術應用之后，衛星在變軌過程中姿態、運行軌跡需要進行不間斷修正，直至變軌完成。這一過程需要歷時180天。

　　“電推進衛星對GNC系統要求非常高。軌道控制不同方向的耦合、姿態與軌道控制耦合、大量誤差源的耦合等問題研究起來要比傳統控制方案復雜得多。”湯亮說。

　　同時，傳統化學推進衛星的變軌方式是階段性變軌，這意味著科研人員只需向衛星平臺進行階段性數據注入就能保證實現變軌。而采用電推進技術后，科研人員需對衛星的運行軌跡進行實時監測和不間斷調整。

　　“一顆衛星電推進持續工作時間如此之長，飛行測控資源又如此有限，要求科研人員對它進行實時監測確實非常困難。”502所某電推進型號副主任設計師石恒表示，這種實際狀況也對衛星平臺具有更強的自主導航、自主控制甚至一定程度的任務自主規劃能力形成了挑戰。

　　“在充分繼承我國高軌衛星控制方法的同時，我們設計并驗證了一批針對電推進衛星控制的基礎方法，其中包括軌道轉移控制、自主導航方法等。”502所電推進控制技術攻關小組成員馬雪說。

　　而這樣的方案形成了電推進衛星GNC系統完整的問題分析和設計框架，整體提升了電推進衛星自主運行能力，同時方案性能經過數值驗證，滿足目前我國新型電推進衛星平臺指標要求。“全面突破電推進平臺制導、導航和控制的關鍵技術和在軌實施，將進一步加快我國多顆衛星的工程化進程，實現多平臺、多任務的適用目標。”502所研發中心主任何英姿表示，在這一設計方案的作用下，在不久的將來，我國可全面具備全電推通信衛星平臺的控制能力。

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