“澳门科学一号”卫星B星发射成功！国际上首个监测南大西洋异常区地磁场与空间环境的科学探测卫星

北京时间2023年5月21日16时，西北工业大学和澳门科技大学、航天东方红卫星有限公司联合研制的“澳门科学一号”（以下简称“澳科一号”）卫星搭载长征2C运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，11分钟后星箭分离，卫星准确进入预定轨道，卫星各项状态良好，发射任务取得圆满成功。
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2019年，澳门回归祖国的怀抱已有20个年头，那一年，澳门种下了一颗航天的种子，等候着它在未来长大，飞向遥远的太空。
2019年5月，澳门特别行政区政府正式批准卫星项目立项实施，并致函国家航天局，提出由内地和澳门共同开展澳门科学一号卫星研制的建议。同年12月，国家航天局正式批复澳门科学一号卫星工程立项。
澳门科学一号卫星是澳门首个科学与技术试验卫星，由A星、B星两颗卫星组成。A星由中国航天科技集团有限公司五院航天东方红卫星有限公司抓总研制。A星、B星科学载荷由澳门科技大学负责提供。
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- w) e8 L$ I( c7 g; u1 K0 G▲ 澳门科学一号卫星在轨示意图，右侧为A星（航天东方红卫星有限公司 提供）
“澳科一号”能做什么？
澳门科学一号卫星（“澳科一号”）是国际上首个监测南大西洋异常区地磁场与空间环境的科学探测卫星，该星可以通过获取南大西洋异常区地球主磁场和岩石圈磁场高精度数据、内辐射带能量粒子能谱分布信息和太阳X射线通量数据，有望在岩石圈磁场分布、地球发电机、磁极倒转、空间天气预报、地磁导航、航天器空间运行安全等基础和应用领域获得国际领先的研究成果。
澳门科学一号卫星A星主任设计师张勇介绍，澳门科学一号卫星作为我国首个高精度地磁场探测卫星星座，将大幅提高我国空间磁场探测技术水平，为我国资源勘探、磁场导航、空间环境监测等领域提供技术支撑，推动我国地磁场高精度测量卫星工程水平的提升。
) T8 B/ k8 `1 E! J" C5 p, L为什么澳门科学一号卫星会设计为A星、B星两颗星呢？对此，张勇表示，针对南大西洋异常区的观测对象特点，澳门科学一号卫星除了观测磁场外，还通过配置丰富的科学探测载荷实现能量粒子、太阳X射线等多观测要素的同步覆盖。澳门科学一号卫星A星可实现高精度地磁场探测，澳门科学一号B星主要开展太阳X射线和中能粒子等空间物理环境探测。
其中，A星采用低倾角圆轨道，B星采用椭圆轨道。两星通过轨道特性的配合，可以实现对南大西洋异常区能量粒子事件在不同高度的时空分布结构的立体观测。
; S. V7 F: r( q# n9 ]5 N此外，为了实现对太阳活动情况与南大西洋异常区事件的匹配监测，还特别设计了采用全时对日定向的B星来满足对太阳X射线的长时同步监测，从而满足了用户对南大西洋异常区观测多要素、多尺度、多任务观测的需求。
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▲ 澳门科学一号卫星演示动画（航天东方红卫星有限公司 提供）
“澳科一号”优势何在？
据张勇介绍，A星磁场三分量和磁场总强度测量能力达到国际领先水平，可有效实现高精度地磁场探测。同时，作为国际上第一个低倾角地磁场测量卫星，澳门科学一号卫星可显著提高地磁场东西方向的梯度测量结果，为高精度地磁场模型建立提供数据基础。
* I" ?  x) J- W在卫星技术方面，A星采用了国内首次研制的高准确度空间矢量磁场测量用光学平台，突破了高稳定无磁光学平台技术。经验证，在低倾角轨道复杂外热流条件下，卫星全寿命周期内能保持光学平台热变形不确定度优于1角秒，磁扰动小于0.01nT，保证了矢量磁场测量方向的准确性，矢量磁场空间绝对指向传递精度优于1角秒(在轨可实现优于0.3角秒)。
在控制磁干扰方面，A星制定了从材料、单机、部组件到整星全级次磁洁净度控制规范，突破了整星系统级超净磁洁净度控制技术。张勇介绍，本次任务中设计了全新的无磁热控组件，比常规低轨卫星干扰降低5个数量级。
! G, d0 F( I9 H* }* m- A& \本次任务还首次实现了卫星系统级高准确度外场标定，精度优于2角秒，具备了磁测卫星地面标定、校正的试验条件，突破了空间高准确度矢量磁场测量的系统级地面标定技术。
为澳门带来什么？
本次任务中，澳门科学一号卫星由内地与澳门联合研制，内地负责总体设计并提供卫星平台，澳门提供卫星的科学载荷，双方共同开展研制与应用。
: v# D& ?- s& T* L: N6 o张勇介绍，通过澳门科学一号卫星的联合研制和科学研究任务的开展，将使澳门成为国际地磁场观测、数据与研究中心之一，提升澳门科技发展创新水平，将充分培养、调动澳门科技创新元素。
8 r# Y3 [, T9 u6 I6 v; F, c此次卫星项目还可以助力澳门经济社会发展模式转型，开辟内地与澳门科技创新合作新模式，持续推动双方实质性科技合作，加快粤港澳大湾区科技创新能力提升，树立粤港澳大湾区科技创新的良好范例。
4 @  g5 \) `! T长二丙：送“澳科一号”上太空
( l9 X- d" a6 ^( N+ h本次任务中的长征二号丙运载火箭首次在酒泉卫星发射中心执行东射向任务。为此，长二丙的发射轨道基于多目标优化设计，子级残骸选在其他型号火箭的成熟落区，提升了任务的安全性。结构布局及分离方案都经过长二丙火箭近期飞行任务考核验证，总体方案以“高可靠、保成功”为准则开展。

                               
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针对所搭载的卫星质量差异大的状况，长二丙火箭试验队优化了结构配重设计，以保障卫星入轨精度、增大分离过程的间隙。
长二丙火箭主任设计师李君介绍，进行长二丙任务的同时，部分试验队员还要兼顾与长征二号F运载火箭“两发并行”的工作。在这种情况下，试验队统筹安排，保证了环节操作、测试的有效性。
李君介绍，本发长二丙的状态管理重在设计环节：针对搭载多星发射、空间布局紧凑的状况，要做到理论分析及仿真验证与历史试验及飞行数据相结合，以最大化卫星结构设计包络，确保分离可靠、空间有裕度且不浪费。
& G0 V% K6 T9 ~而产品质量管控重在过程。本次长二丙发射任务全面实行落区过程质量确认制，主任设计师对产品设计状态、环境覆盖性、生产装配及调试过程管控负责，副总师对接口正确性、任务匹配性负责，切实将质量责任压准、压实。
李君表示，本次任务是2023年长二丙火箭圆满完成的第4次宇航发射任务。2023年，长二丙火箭年度发射次数将创新高。

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信息来源：西北工业大学；中国航天科技集团有限公司 记者/戴敬宜 图/张翰 张曼。