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创新X系列首发星发布第二批科学与技术成果

2023-01-12 微小卫星创新研究院
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[video:20230111【[新闻直播间】我国空间新技术试验卫星第二批成果发布]

  我国首幅太阳过渡区图像、国际迄今最亮伽马暴、国产量子磁力仪首次全球磁场勘测……,创新X系列首发卫星近日发布了第二批科学与技术成果。

  2022年7月27日12时12分,由中国科学院自主研制的迄今我国最大固体运载火箭“力箭一号”(ZK-1A)在酒泉卫星发射中心成功发射,采用“一箭六星”的方式,将六颗卫星送入预定轨道。9月5日,由中科院微小卫星创新院抓总研制的“创新X”系列首发星,即空间新技术试验卫星(SATech-01)发布了首批科学成果,包括龙虾眼X射线成像仪(LEIA)的国际首幅宽视场X射线聚焦成像天图,伽马射线暴载荷(HEBS)的首个伽马暴等。经过了4个多月的在轨持续测试与试验,该卫星近期又获得了令人振奋的第二批科学成果。46.5nm极紫外太阳成像仪(SUTRI)开机并获得我国首幅太阳过渡区图像;HEBS再接再厉,探测到了迄今最亮的伽马射线暴;国产CPT原子磁场精密测量系统伸杆成功并首次获得全球磁场勘测图;多功能一体化相机、异构多核智能处理单元、可展收式辐射器和空间元器件辐射效应试验平台也都完成了在轨试验获得满意的验证成果。

  1.46.5nm极紫外成像仪获得我国首幅太阳过渡区图像

  46.5nm极紫外太阳成像仪(SUTRI)是国际首台基于多层膜窄带滤光技术的46.5 nm太阳成像仪,用于探测50万度左右的太阳过渡区(太阳色球与日冕之间的层次),由国家天文台联合北京大学、同济大学、西安光学精密机械研究所和微小卫星创新研究院共同研制。自8月30日载荷开机以来获取了超过1.6TB的探测数据,成功实现了我国首次太阳过渡区探测。这也是继1973年美国天空实验室(Skylab)上的无缝光谱仪拍摄全日面Ne VII 46.5nm图像(存在谱像混叠的缺陷)后,人类近半个世纪来首次在46.5 nm波段拍摄太阳的完整图像。SUTRI拍摄的图像清晰地显示了过渡区网络组织、活动区冕环系统、日珥和暗条、冕洞等结构(如图2),这些结构的观测特征表明,SUTRI拍摄的确实是从太阳低层大气往日冕过渡的结构,符合预期。SUTRI已探测到多个耀斑、喷流、日珥爆发和日冕物质抛射事件(如图3),表明其数据适合研究各种类型的太阳活动现象。此外,SUTRI还发现活动区普遍存在50万度左右的、朝向太阳表面的物质流动,这些流动在太阳大气的物质循环过程中占有重要地位。目前SUTRI一切功能正常,在轨测试和标定结束后,SUTRI观测的科学数据将向国内外太阳物理和空间天气同行全部开放。

  2.高能爆发探索者(HEBS)捕获到迄今为止最亮伽马暴

  由中科院高能物理研究所研制的高能爆发探索者(HEBS) 于北京时间10月9日21时17分,与我国慧眼卫星和高海拔宇宙线观测站同时探测到迄今最亮的伽马射线暴(编号为GRB 221009A)。根据HEBS的精确测量结果,该伽马暴比以往人类观测到的最亮伽马射线暴还亮10倍以上,打破了伽马射线暴的最高各向同性能量以及最大各向同性峰值光度等多项记录。由于该伽马射线暴的亮度极高,国际上绝大部分探测设备均发生了严重的数据饱和丢失、脉冲堆积等仪器效应,难以获得精确测量结果。HEBS凭借创新的探测器设计以及新颖的高纬度观测模式设置,探测器经受住了高计数率的考验,获得了高时间分辨率的光变曲线,以及10千电子伏至5兆电子伏的宽能段能谱。HEBS极为宝贵的精确测量结果对于揭示伽马射线暴的起源和辐射机制具有重要意义。

  国家天文台和上海技术物理研究所研制的EP探路者龙虾眼X射线成像仪(LEIA)于10月12日也成功对这一伽马射线暴开展了后随观测,探测到了伽马射线暴X射线余辉。这也是国际上首次用龙虾眼型X射线望远镜探测到伽马射线暴。

  “CPT原子磁场精密测量系统”由CPT原子/量子磁力仪、AMR磁阻磁力仪、NST星敏感器、多级套筒式无磁伸展臂组成,可实现全球地磁矢量和标量高精度测量,由中国科学院国家空间科学中心和沈阳自动化研究所联合研制。

  3.国产量子磁力仪首次空间应用并获得全球磁场图

  由中国科学院国家空间科学中心和沈阳自动化研究所联合研制的国产量子磁力仪(CPT)及伸展臂,可实现全球地磁矢量和标量高精度测量。11月7日,多级套筒式无磁伸展臂顺利展开,将各传感器探头伸出约4.35米距离,处于伸展臂顶端的CPT原子/量子磁力仪探头、AMR磁阻磁力仪探头、NST星敏感器获取了有效探测数据,首次在轨验证了磁场矢量和姿态一体化同步探测技术,磁测量噪声峰峰值<0.1nT,实现了国产量子磁力仪的首次空间验证与应用。

  4.空间载荷、平台新技术成果丰富

  由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间新技术部研制的多功能一体化相机,首次采用基于共口径多出瞳光学系统新体制,在轨实现集可见光、长波红外、彩色微光于一体的空间光学遥感观测。相机于9月24日开机,成功取得首张170km×42km大幅宽地面遥感图像(如图8),探索了单台相机即可同时实现多谱段多模态遥感成像的新模式,为我国未来高集成度一体化空间光学遥感载荷发展提供了技术储备。

  由中国科学院半导体研究所、自动化研究所、微小卫星创新研究院及浙江大学航空航天学院空天信息技术研究所联合研制的异构多核智能处理单元也取得了首批成果。半导体所的低功耗边缘计算型智能遥感视觉芯片,实现了遥感图像的高速智能化目标检测;自动化所的通用智能系统验证了基于高速交换网络的异构多处理器模块化、弹性化硬件架构;浙江大学的国产AI系统装载了细胞分割算法和飞机识别算法,数据结果与地面孪生系统数据一致,在功耗10瓦条件下算力达到22Tops,验证了国产AI器件的在轨智能图像处理能力。

  中科院微小卫星创新院的可展收式辐射器成功在轨实现首次应用,辐射器执行机构已顺利完成六十余次展开和收拢动作,连续五轨动态试验结果(如图10)表明环路热管-可展收式辐射器集成系统在负载工作时段启动性能良好,辐射器连续展开-收拢可实现散热能力在轨大范围调控。

  国家空间科学中心研制的空间元器件辐射效应试验平台载荷开机运行良好,搭载的元器件在测试期间均工作正常。

  “科学与技术成果的涌现体现了我们对这颗卫星‘创新X,创新无极限’的定位,开创了新技术众筹模式的先河”,“力箭一号”工程副总师兼卫星系统总师张永合说,“这些新载荷、新技术产品都是各参与方自主投入的,不少是从0到1的创新,通过试验星将创新技术快速集成并飞行验证,可以加快核心关键技术从基础研究到在轨应用的成果转化。”

  在接下来的时间里,搭载的几种新型推进系统等载荷也将陆续开展在轨试验,与此同时,星上的四个科学载荷也已进入常规化观测,相信空间新技术试验卫星后续将会获得更多精彩成果。

图1 创新X首发星(SATech-01)

图2 SUTRI在2022年9月29日观测到的太阳活动图(图片由SUTRI科学团队提供)

图3 SUTRI在2022年9月23日观测到的一次太阳爆发事件(图片由SUTRI科学团队提供)

图4 高能爆发探索者(HEBS)发现并精确测量迄今最亮的伽马射线暴,打破多项记录。

图5 CPT磁测系统“多级套筒式无磁伸展臂”地面展开测试(图片由沈自所、空间中心和卫星团队提供)

图6 量子磁力仪首张全球磁场勘测图(图片由空间中心太阳活动与空间天气重点实验室提供)

图7 NST星敏感器相对于卫星本体的姿态数据(图片由空间中心和中科新伦琴NST星敏团队提供)

图8 多功能一体化相机对地宽幅遥感成像图(图片由长光所团队提供)

图9 边缘计算型遥感视觉芯片检测遥感目标示意图(图片由中科院半导体所提供)

图10 环路热管-可展收式辐射器集成系统连续五轨智能热控测试结果

图11 可展收式辐射器地面收拢视频(10倍速)

打印 责任编辑:侯茜
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