当前,千帆星座等大型低轨卫星互联网星座全面进入常态化发射组网阶段,我国卫星研制发射量呈井喷式增长。在这场波澜壮阔的太空基础设施建设浪潮中,作为卫星“眼睛”的星敏感器,其传统研发模式正面临严峻挑战:依赖工程师经验积累和反复试错的“黑盒”设计模式,在面对短周期、高难度、多种类、新领域的全新需求时,显现出明显短板。
面对这一痛点,中国航天科技集团有限公司八院控制所锚定“正向设计”这一理念,建立多学科正向设计研发平台,构建起空间光电敏感器快速研发体系。这不仅是一次技术路线的革新,更是一场研发范式的深刻变革,是八院控制所深入贯彻落实习近平总书记对中央企业工作作出的重要指示精神,坚定不移做强做优做大国有企业的生动实践。
锚定方向,以“模型驱动”重塑研发范式
惟改革者进,惟创新者强,惟改革创新者胜。“习近平总书记指出,要立足实体经济,强化关键核心技术攻关,推动科技创新和产业创新深度融合。”产品首席郑循江道出了控制所技术变革的根本遵循。八院控制所光导部研发团队以习近平总书记重要指示精神为引领,下定破局决心,毅然摒弃“试错迭代”的老路,全面确立以模型为核心、以数据为驱动、多学科协同的正向设计新思路。
这一体系的核心在于“全真模拟”——通过集成光学、机械、热控与控制算法等复杂仿真模型,实现系统级的实时耦合仿真。在产品投入制造之前,数字世界中的“孪生体”已经历了无数次的极端环境测试与性能评估,历经千锤百炼,承受住极端环境的严苛考验。这种全面、前瞻性的方案评估机制,将设计从模糊的经验直觉升维至严谨的数据支撑,从根本上提升了研发的科学性与可靠性。
试点先行,以“实战验效”检验新体系
习近平总书记强调,要统筹发展和安全,有效防范化解风险,不断夯实企业安全发展的基础。航天事业关乎国计民生,来不得半点虚功,必须在实战中检验、在胜战中淬炼。为了验证新体系的可行性,研发团队以高精度亚角秒星敏感器为试点,完成了全流程的正向设计验证,形成了一套可复制、可推广的快速研发路径,为后续规模化应用筑牢了坚实根基。
验证试验中,仿真系统基于轨道、姿态及安装参数,精准计算太阳光夹角,再结合庞大的材料热结构数据库,分析光学组件在极端温度下的温升与形变,生成逼真的星点图像。
更为关键的是,平台引入了探测器全寿命噪声模型,模拟固定模式噪声与暗电流噪声,输出近乎真实的电子星图。在外场观星试验中,仿真生成的图像与实拍画面高度一致,实测姿态解算精度与仿真预测值的误差在10%以内。“这套体系的确立,意味着后续同类产品只需输入基础参数,即可利用已有的数据和模型进行快速更新与迭代,研发效率实现了质的飞跃。”产品主任设计师吴永康说。
聚焦主责主业,以“并行协同”重塑效能标杆
习近平总书记殷切期望中央企业努力建设世界一流企业。正向设计的最终落脚点,在于效率与成本的极致优化,在于核心竞争力的全面跃升。八院控制所以正向设计为牵引,打破学科壁垒,推动光学、机械、热控等多专业并行仿真、协同优化,实现了研发模式的变革。
在这一全新研制模式下,星敏感器单型号研制周期缩短30%,为紧急任务交付提供了有力保障。更为重要的是,通过分解仿真预测姿态测量精度、热稳定性、星点能量集中度等核心指标,研发团队在物理制造前便能精准识别设计缺陷、优化结构参数,有效避免了为可靠性而过度设计的问题。数据显示,结构件重复加工率、单台成本均大幅降低。
“在研发初期完成性能预测与风险识别,使得产品一次设计成功率大幅提升,目前仿真与实测的一致性已达90%以上,热控、精度等关键指标达标率较传统模式大幅提升。”研究室副主任叶志龙介绍。这些数字背后,是航天人向科技创新要战斗力、向管理变革要效益的扎实行动。
从依赖经验的“摸着石头过河”,到基于模型的“精准导航”,八院控制所通过构建多学科正向设计研发平台,解决了空间光电敏感器产品研发中的痛点,为航天器核心部件的快速迭代探索出新的研制模式。这是八院控制所深入学习贯彻习近平总书记对中央企业工作作出的重要指示精神,把“国之大者”扛在肩上、用实干笃行践行航天报国初心使命的生动写照。
面向未来,团队将继续以习近平总书记重要指示精神为根本遵循,持续深化改革创新,为建设世界一流航天企业、服务航天强国建设贡献更大力量。
(陈葆娟 韩畅)