夸父计划重要意义和相关技术

2015-10-28 10:49 作者:admin 来源:未知
“夸父计划”科学意义表现在:“夸父计划”将对日地空间天气系统的两端——太阳大气和地球空间——进行前所未有的时空连续、多层次的成像观测,完成从太阳大气到近地空间完整扰动因果链的探测,通过多方面的首创性监测,实现日地系统端到端的整体、连续成像观测。并预期在日地系统的能量及扰动的耦合机制如太阳爆发先兆、太阳风的形成机制等方面取得具有重要原创意义的突破性进展。届时,“夸父计划”将与其他空间计划一起进入以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元。

关键技术
 
夸父A卫星选择哪种运载工具、转移轨道到达位于日地连线,距地球约150万公里的L1点,同时选择何种保持轨道在L1点保持。
技术攻关
 
在国家自然科学基金委重点项目和国防科工委背景研究项目的支持下,北京大学会同中国气象局、中国科技大学和中科院空间中心在科学背景、科学目标以及为实现科学目标要求配置的有效载荷(主要是科学仪器)等方面开展了全面的预先研究。
“夸父计划”由18个评审委员(包括11位科学院院士和7位空间界资深专家)组成的专家组,已完成对其科学目标进行的评审。
2007年6月1日,《“夸父计划”科学目标及观测项目论证报告》评审会在京召开。北京大学校长许智宏院士和国防科工委副司长王克然分别在会上致词,北京大学涂传诒院士作了关于“夸父计划”科学目标和观测项目的论证报告。评审组通过讨论,一致通过“夸父—太阳风暴、极光及空间天气计划”科学目标及观测项目论证报告,并建议“夸父计划”尽快立项发射。
“夸父计划”工程论证由东方红卫星公司牵头,会同北京大学、中国气象局、中国科学技术大学(与山东大学威海分校合作)、中科院空间中心等共同完成。当前,已对有效载荷对工程的要求、轨道设计、运载与发射、地面测控和测定轨、地面数据接收、卫星设计等进行了全面论证并已顺利完成,主要结论是:在中国嫦娥一期的基础上,实现“地—月”之间的测控技术基础已具备;在中国嫦娥二期和深空站建设完成之后(2011年),“夸父计划”所需的基础技术条件将全部具备。
“夸父计划”示意图⑵
“夸父计划”示意图⑵
完成预研阶段的任务后,“夸父计划”将进入另一个重要环节,即技术攻关。涂传诒、肖佐等科学家已对关键科学探测仪器(有效载荷)的研制、夸父A星的轨道设计与实现技术、夸父A星的深空自主运行技术、夸父B星的高精度姿轨联合控制实现技术等科学问题和技术难点进行了细致的分析。例如,夸父A所要到达的L1点位于日地连线上,距地球150万公里,到眼下为止,只有NASA和ESA为数不多的航天器,如SOHO、ACE、ISEE等飞行器到达过L1点。
夸父A卫星选择哪种运载工具、转移轨道才能到达距地球约150公里的L1点;选择何种方式保持卫星轨道在L1点上;夸父A卫星如何实施远距离测控和通信;L1点通信距离上属于深空范畴,如何在深空条件下实施对卫星的测控和数据传输通信……这些都是夸父A卫星实现的关键环节之一,也是夸父A工程要解决的首要问题。
夸父B卫星飞行任务目标是实现一天24小时、一周7天连续观测北极光的分布,为了实现这个目标,夸父B有两颗同样的卫星组成:夸父B1和夸父B2。这两颗卫星的轨道要位于同一极轨上,呈共轭飞行状态,远地点高度6个地球半径,近地点0.8个地球半径。选择什么运载工具和发射方式是夸父B卫星工程要解决的关键技术。卫星的发射、轨道设计、遥测、遥控都有详尽的设计。
除此之外,整个“夸父计划”都采用成像技术,它所使用的一些特殊成像仪器都要作技术攻关,如中性原子成像仪、太阳白光日冕仪,由于地球的外层空间有一些中性的氧原子,需要用当前的成像技术把其速度分布形成为图形,以确定在太阳有扰动时,外层空间到底是如何响应的,但是由于中性原子本身通过交换原子以后可以成像,所以这里涉及一些新的成像技术方面的难点。