“龙虾眼”研制基本完成,如何将它安装在“天关”卫星上,充分发挥它的作用,则是最后一道关。事实上,团队在开展“龙虾眼”望远镜研制的同时,就已经在同步设计和研发搭载望远镜的卫星平台。
“卫星平台研制首先要攻克快速通信难题。”中国科学院微小卫星创新院研究员蔡志鸣说,“天关”卫星捕捉到的X射线信号转瞬即逝,必须及时下传,才能引导其他设备开展后随观测。但传统的通信方式依赖地面站,因此会受地面站位置限制,难以实现分钟级的信息传递。
经过大量论证,团队提出了一个大胆构想:基于北斗短报文系统,构建覆盖全球的低轨科学卫星实时通信网络。这一构想看似简单,但落地却困难重重。
团队首先要解决在姿态、速度剧烈变化时,卫星如何保持信号稳定的问题;此外还得为卫星设计一套聪明的“反射神经”,让其在调整姿态后能瞬间重新连上北斗信号。“常常是刚解决一个老问题,又冒出一个新麻烦。”蔡志鸣细数团队一路走来的不易。
经过两年的攻坚,卫星平台与地面快速通信难题终于被攻克。可还没等团队稍作喘息,另一大难题随即出现——“天关”卫星要搭载12台“龙虾眼”望远镜和2台后随X射线望远镜,如何在有限空间内实现最优布局,从而实现最大观测效能?
立项之初,团队就在视场、力学、散热等关键问题上反复推敲,光是构型设计就迭代了不下十轮。“白板上的草图擦了又画、画了又擦,不知道改了多少遍。
不断尝试后,团队决定采用三维空间桁架+支架的全新结构。这就像为卫星搭建了一个坚固而灵活的骨架,一举解决了14台望远镜的布局与视场拼接难题。整体构型中,12台“龙虾眼”望远镜宛如一朵12瓣莲花,2台后随X射线望远镜就像莲花的花蕊,在太空中优雅绽放。
如今,经过一年多的运行,“天关”卫星取得了多项独有重大成果,已探测到160多例暂现天体,并引导全球各大空间和地面望远镜跟进观测。“‘天关’卫星取得的成果,已经展现出它发现新天体和新现象的卓越能力。