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国家重点研发计划项目“基于双超平台的超敏捷动中成像集成验证技术”攻关纪略
2020-08-28
随着高分专项工程的顺利实施，我国已初步建成高分对地观测卫星系列，具备亚米级遥感影像获取能力，为高分遥感应用奠定了坚实基础。然而，当前高分敏捷卫星面临卫星飞行轨迹固定性与任务突发性、多样性间的矛盾，亟待发展卫星动中成像技术，实现卫星姿态机动过程中的高质量成像。
为提升对地观测信息获取的时效性和精准性，上海卫星工程研究所赵艳彬研究员带领团队进一步探索新体制先进遥感探测技术，开展了高分超敏捷动中成像技术攻关，采用“动静隔离，主从协同”的全新设计方案，围绕总体方案设计及指标论证，有效载荷、执行机构优化设计，综合集成试验验证，在轨应用模式扩展四个方面，从理论方法、方案、原理样机研制与试验验证多个层面进行系统研究。
经过不懈努力，团队突破了超敏捷动中成像集成验证核心技术，在地面实现了基于双超平台的超敏捷动中成像集成验证，最大角速度不低于6°/s，机动过程中稳定度显著提升，使卫星具备了高像质动中成像能力，为后续新型遥感卫星应用模式、高性能遥感卫星研制奠定了技术基础。
1 发挥综合性学科优势，稳步推进项目各项工作
项目团队由上海卫星工程研究所、北京空间机电研究所、北京航空航天大学、武汉大学等单位的专家和技术骨干组成，具有很强的综合性学科优势，团队成员为了共同的目标，集思广益，贡献智慧。
在项目的基础理论研究阶段，项目团队广泛查阅国内外文献，逐步形成“动中成像卫星”概念。开展了动中成像卫星总体设计分析与方案、卫星动力学建模与主从协同控制方法、关键部件非接触磁浮机构方案、卫星原理样机开发与地面试验验证等研究工作。
2016年，项目进入成果的快速验证和成熟度提升阶段。在国家重点研发计划的支持下，项目团队搭建了双五自由度地面模拟气浮台，在地面实现了基于双超平台的超敏捷动中成像集成验证。同时，基于项目的部分关键技术已在“精致高分试验卫星”上成功验证。
2 自主研发技术和设备，综合性能优势突出
经过多年的不懈努力，项目最终形成了多项自主研发的技术和设备。技术上，团队创新性地提出了高分辨率卫星的超敏捷-高平稳-快速稳定控制主从协同控制理论方法、超敏捷动中成像全链路几何质量保障理论方法、“高轻-高稳-高精”高分超敏捷动中成像相机总体设计技术、大力矩快响应磁悬浮控制力矩陀螺技术。同时，为了完成对技术的验证，项目团队在国内率先研制成功了双五自由度全物理仿真系统，超高精度微小力测量装置、动中成像等效验证器等新型设备，将分离式动中成像卫星从概念到验证进行了完整闭环，卫星的机动稳定度比传统方式提高两个量级，具备提升卫星的应用效能的应用潜力。
3 凝聚智慧，引领未来
项目成果有效提高了我国现有遥感卫星的敏捷能力，为创新性遥感技术提供了新思路，为后续高分卫星工程研制提供了新一代设计方法与技术支撑，将提升我国对地遥感卫星整体性能，扭转国内高分卫星遥感数据市场对国外数据的依赖，保障我国资源安全，为推动卫星对地观测产品及相关服务的市场化奠定重要基础。
项目实施过程中，累计培养省部级人才5名、高级职称人才9名、其他各层次梯队人才39人。他们勇于创新、敢于担当、乐于奉献，为项目研究贡献聪明才智。赵艳彬研究员在一次采访中说道：“项目的成果凝聚了近100人的辛勤付出，没有这样脚踏实地、创新奋进的群体，一切无从谈起。我们一定会再接再厉，继续前行”。赵艳彬研究员表示，未来他们将进一步完善相关技术和产品，不断开拓，在新型卫星平台领域继续发挥引领者的作用，为我国高性能卫星平台的创新发展贡献力量！
