English   CAST内部邮箱入口   

院庆•故事 精准标定锻造飞天之翼

时间:2018年06月25日 信息来源:中国空间技术研究院官方微信 点击: 字体:

航天器遨游太空,需要消耗大量电能,太阳电池帆板或者说太阳翼是最重要的能量来源。通过标准太阳电池标定技术,精确掌握太阳电池的电性能特性,将为各种航天用太阳电池及太阳电池翼的研制提供重要依据,为太阳电池翼可靠性设计和冗余设计提供支撑。

说起太阳电池标定,不得不提的一个人就是年逾花甲的北京东方计量测试研究所杨亦强研究员,大家都亲切地称他杨老师,他把毕生精力都投入在太阳电池标定领域,用实际行动讲述着太阳电池标定的创新故事。

我国从事太阳电池标定活动最早开始于20世纪80年代初,由于型号设计的需要,由当时的501部牵头组织了全国太阳电池标定组。当年的杨老师还是血气方刚的小伙子,从那时起他便在太阳电池标定领域崭露头角。

精准标定锻造飞天之翼1.jpg

“标定工作在光照条件好的新疆进行,当时的条件非常艰苦。”杨亦强回忆。由于太阳电池标定受天气影响非常大,有时为了获得连续三四天理想的标定数据,试验队要在山上搭帐篷住两个星期以上。“当时的仪器设备不像现在这样先进便携,配套条件也简陋。我们要肩扛上百斤仪器设备爬到山上。”在山上搭建数据采集场景坚持蹲守,对体力和意志力是极大考验,“不过,能获得准确的标定数据也值得了。”在当年,拿到的第一手单晶硅太阳电池标定数据是航天器供配电系统设计的重要依据。

时间来到90年代中期,当时国际标准化组织(ISO)在美国召开国际大会,准备对航天用太阳电池的测量和校准方法进行归纳总结并起草国际标准。当年作为中国专家代表的杨老师在会上提出了“地面阳光标定法”。此方法刚一提出,就遭到了欧美专家的反对。“地面阳光标定法不可行。因为阳光经过地球大气的吸收,已经不可靠了。”欧美专家提出这样的疑问。“欧美主推的‘高空飞机’和‘高空气球’方法仍避免不了残余大气对标定数据的影响。他们的方法虽然从理论上更准确,但资金、人力投入都是巨大的。我当时提出,经过地面准确标定的数据再经推演补偿,是可以完全满足标定准确度要求的,测量结果的准确度不低于以欧美为代表的高空标定方法。”尽管欧美专家对此持异议,但杨亦强对自己的方案充满自信。

经过多轮会议沟通和我方专家团队的争取,国际标准化组织决定发起一次国际比对,在全球参比机构将数个待测样品进行循环标定,用标定数据来判断不同机构标定数据的可用性,并由此决定是否写入国际标准。

在这期间,还有个小插曲。国际比对所需要的样品由各参比单位提供,每个国家对自身提供的样品的各项数据更加了解,所以理论上哪个国家提供的样品越多,对其进行比对来说就越有利。由于一些特定原因,没有让我们提供参比样品,最终进行循环标定的样品仅来自于欧洲、美国和日本的三家航天机构,对我国太阳电池标定人员来说无疑是巨大的挑战。

经过连续三年的国际比对,被测样品辗转美国、欧洲、日本、中国,最终标定结果公开后,在没有我国参比样品的不利条件下,杨老师的“地面阳光标定法”依然经受住了考验,标定结果相比于欧美,不一致性小于1%,在国际学术界引起关注。

杨老师精准的太阳电池标定工作得到了国际标准化组织的认可,并将来自中国的“地面阳光标定法”列入国际标准ISO15387,于2005年颁发。此标准从发起到最终颁布历经十年,其间不断地博弈和较量,北京东方计量测试研究所凭借真正准确的标定数据,获得了国际标准化组织的尊重,也奠定了研究所在航天标准太阳电池领域的国际地位。

精准标定锻造飞天之翼2.jpg

探索永不止步。2012年,在没有任何可借鉴方案的背景下,以杨亦强老师为负责人的团队成功研制并施放了我国首个高空气球标准太阳电池标定系统,创新性地突破了设备小型化、高准确度太阳跟踪、设备可靠性以及气球施放、控制与回收等关键技术,最终实现了对日定向偏差优于±2°,标定结果不确定度优于 1%,达到国际领先水平,使我国成为继美国、法国之后第三个成功进行高空太阳电池标定的国家。

精准标定锻造飞天之翼3.jpg

精准标定锻造飞天之翼4.jpg

精准标定锻造飞天之翼5.jpg

挑战还在继续。目前,北京东方计量测试研究所正在开展国内首次太阳电池“空间标定”工作,这被称为航天用标准太阳电池标定的“终极方案”。定制的标准太阳电池将随卫星进入太空,在空间真实AMO(大气质量为零的状态)环境下进行标定,并将标定数据回传至地面,直接获得没有残余大气影响的标定数据。

30多年追求太阳电池精准标定路上,北京东方计量测试研究所走出了一条具有中国特色的创新之路。因为有像杨亦强老师一样不断坚持、不断创新的科技工作者的辛勤付出,才能让我国航天事业摆脱国际上的技术封锁,确保我国卫星的飞天之翼高效可靠地长久运行。





关于本院 | 联系我们 | 招聘信息
地址:北京市海淀区航天城 网站建设:北京空间科技信息研究所
Copyright © 2000-2016 WWW.CAST.CN All Rights Reserved 中国空间技术研究院版权所有
京ICP备16055405号