啃起科研“硬骨头”,科研人员为世界首颗高轨卫星编织新型超轻反射面材料

新材料科技 2023-08-29
1582 字丨阅读本文需 4 分钟

国家航天局近日发布消息,我国成功发射世界首颗高轨合成孔径雷达卫星(SAR)——陆地探测四号01星,大型环形合成孔径雷达天线已成功展开,卫星正式“上岗工作”。

怎样才能让卫星既看得广、看得细,又看得快,看得清?卫星天线的研发至关重要。

护航卫星飞天,由东华大学纺织学院陈南梁教授团队创新开发的“极细金属单丝网状织物‘微张力’编织技术”,为卫星大型可展开天线“编织”新型超轻反射面材料,东华智慧再次护航卫星飞天,服务国家航天事业。

世界首颗高轨合成孔径雷达卫星进入工作轨道

陆地探测四号01星8月13日在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭托举升空,发射后顺利进入预定的转移轨道。

据了解,这颗卫星是世界首颗高轨合成孔径雷达卫星,创新突破多项关键技术,能够对我国本土及周边区域进行全天候、全天时的观测,满足防灾减灾与地震监测、国土资源勘察以及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等行业应用需求。

世界上飞得最高的合成孔径雷达卫星

除了采用合成孔径雷达技术,陆地探测四号01星还有一个特点,那就是它运行的轨道特别高,距离地球近四万公里,飞得越高,看得也就越远,在这样高的轨道上观测地球会有什么不同呢?

陆地探测四号01星运行在距离地球近四万公里的倾斜地球同步轨道,这条轨道上运行的卫星就像在天上重复画着一个“8”字,这样可以固定地对一大片区域进行相对持续的观测,观测重访周期短、成像幅宽大。

据介绍,一般运行在500或700公里较低轨道的卫星,对某一块区域的驻留时间大约是十几分钟,等到下一次再对这片区域进行观测时要几天后了,时效性相对较低,而陆地探测四号01星飞得高,看的区域也就更大,对同一个区域重复观测的效率也就更高,可以和低轨卫星的功能形成互补。

啃起科研“硬骨头”,打破“看似不可兼容”

陆地探测四号01星“站得高、看得广”,卫星单次成像覆盖面积近1/6个中国,并且兼顾普查模式和精细模式,除了看得广、看得细、盯着看,还能做到看得快,分辨率更高,看得“小而精”,统筹兼顾多地灾情,其应急模式可以支撑多地灾害同时发生情况下的监测需求。

怎样才能让卫星既看得广、看得细,又看得快,看得清?卫星天线既要满足重量轻,方便卫星携带升空,还要展开口径大,满足信号接收需求,更要具备一定的强度以保证卫星在恶劣的太空环境下“生存”。

同时,陆地探测四号01星装载的大口径环形展开反射面是目前我国口径最大、结构最复杂、展开环节最多、研制周期最长的天线。

为了让其兼具“轻”“大”“强”这三种看似不可兼容的特性,陈南梁教授团队啃起了这块科研“硬骨头”。

他们在前期研究基础上,创新开发了“极细金属单丝网状织物‘微张力’编织技术”,为该星大型可展开天线提供了新型超轻反射面材料。

据团队骨干、蒋金华教授介绍,之前应用在北斗等卫星上的星载天线金属网选用的是金属钼丝原料,极细金属钼丝柔软,但强度不够,通常采用并线合股来提高整体强度。为了进一步降低材料重量增加反射面面积,此次团队直接采用极细金属钼单丝进行编织。

团队科研人员与常德纺织机械有限公司合作,摒弃传统网状经编织物编织思维定式,创新研发了“微张力”经编网状织物编织新技术及装备,极大地减轻了新型天线反射面重量,形成的环形大天线展开面积接近一个篮球场地的面积,极大地提高了高轨卫星可展开天线反射面面积和通讯能力。

先进纺织科技,助力中国人“上天揽月”“下洋捉鳖”

作为世界首颗进入工程实施阶段的高轨SAR卫星,这颗卫星创新突破多项关键技术,能够对我国本土及周边区域进行全天候、全天时的观测,服务防灾减灾与地震监测、国土资源勘察以及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等行业应用需求,是我国目前行业用户最多的遥感卫星。未来投入使用后,将进一步完善我国天基灾害监测体系,全面提升我国防灾减灾救灾综合水平。

如今,现代纺织已经不再是传统意义上的“穿衣织布”,纺织智造已然呈现“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的新图景,服务国家重大战略。

从助力“天宫一号”“天宫二号”成功飞天的太阳能帆板“玻璃翅膀”,到研发北斗导航、“鹊桥”中继卫星的“星载天线金属网”,陈南梁团队接下了一个个航天项目,为国家重大战略推进贡献纺织人的力量。

一次次飞天梦想的实现,不仅刷新着中国人的飞天高度,也在太空中记载了纺织高科技为解决航天难题所做的贡献。

文章来源: 央视,文汇网,人民日报客户端

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