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【双星共舞，观天测地有绝招】陆地探测一号01组双星组网的效果图 。 国家航天局供图
2月27日7时44分 ， 我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号丙遥三十运载火箭 ， 成功发射陆地探测一号01组B星 。 陆地探测一号01组卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》中首个立项的科研卫星工程 ， 由A、B星组成 。 A星已于1月26日在酒泉卫星发射中心成功实施发射 ， 目前正按计划开展在轨测试 ， 卫星相关功能性能正常 。 B星入轨后 ， 将单独开展在轨测试 ， 再与A星进行编队测试 。
陆地探测一号01组A、B双星技术状态基本相同 ， 均配置L波段合成孔径雷达（SAR）载荷 ， 在轨应用干涉测高和差分形变测量技术 ， 可实现重轨干涉形变测量、双星编队干涉测高及单星成像等功能 ， 完成地表形变测量、数字高程模型获取等主要观测任务 ， 具有全天候、全天时、多模式、多极化等特点 ， 支持和服务国土资源、地震、防灾减灾、基础地理信息获取、林业等应用需求 ， 可形成重大灾害快速反应能力 。
在太空“花滑”的双星 ， 有哪些观天测地的绝招？
双星绕飞模式的控制是难点
陆地探测一号01组卫星作为编队卫星 ， 最大难度在于双星绕飞模式的控制 。 “就像冬奥会中的双人花样滑冰项目一样 ， 两个运动员在冰面上同步高速滑行的过程中 ， 手牵手跳跃、旋转 ， 完成高难度舞蹈动作 。 ”中国航天科技集团八院控制所卫星副总设计师王文妍解释 ， “绕飞中的A、B双星也有一双无形的手牵在一起 ， 我们称之为‘基线’ 。 ”
要精确地看出一段时间内高山、植被的高度变化情况 ， 需要两颗卫星每经历一个回归周期后 ， 必须回到同一目标点 ， 并且保持同样的相对位置关系进行观测 。 这根无形的“基线”也是一把标尺 ， 规定了双星在每次到达预定观测地点的相对位置关系 。 “绕飞时 ， 两颗卫星距离相近 ， 同时观测 ， 就像人的两只眼睛 ， 一只眼睛只能看到平面 ， 两只眼睛就可以看出高度和深度 ， 可用于险峻高地、森林植被的测绘等 。 ”
据王文妍介绍 ， A、B双星还会根据所测绘地区纬度的不同进行编队构形的变化 ， 实现“主角”“配角”的切换 。 “比如说 ， 低纬度测绘的时候 ， 是B星以一定的距离和角度相对A星运转；到中纬度的时候 ， 会变成A星以另一种状态相对B星运转 ， 这样可以最大限度发挥两颗卫星的工作能力 ， 达到使用最优观测基线实现全国陆地观测的效果 。 ”
让卫星在太空展现完美“舞姿”
由于陆地探测一号01组卫星的双星“体重”都超过了3吨 ， 无法用“一箭双星”的方式同时将两颗卫星发射升空 。 据介绍 ， B星发射后 ， 姿轨控分系统的首要任务是让B星努力“接近”A星 ， 使两星从入轨初期相距上万公里 ， 逐渐形成相距几公里级的编队飞行状态 。
为了减少B星发射后轨道调整的工作量和燃料消耗 ， 姿轨控分系统研制团队从提高两次发射的重复入轨精度入手 ， 对发射窗口进行了细致计算 ， 在发射中心“零窗口”发射技术支持之下 ， 将火箭点火时间精准“拿捏” ， 使B星最大限度地“重走”A星的入轨之路 。
“卫星在轨飞行控制策略的正确性和长期稳定运行能力的验证 ， 需要充分的地面仿真试验的支撑 。 ”测试工程师崔佳介绍 ， 陆地探测一号01组卫星姿轨控任务执行周期长 ， 地面半物理仿真试验采用了实时仿真运行方式 ， 如何在有效的研制周期内 ， 确保关键控制过程的测试全覆盖与正确性 ， 是最大的难点之一 。 “只有地面功夫做得足 ， 才能让卫星在太空展现最完美的舞姿 。 ”