蔡震波：甘为卫星做“甲衣”

　　蔡震波

　　■本报记者 张双虎

　　“年初，我国成功定点的实践二十号卫星就应用了这个技术。”中国空间技术研究院研究员蔡震波说，“它已广泛应用在通信、导航等中高轨卫星，包括新一代的‘东方红五号’卫星平台中。”

　　蔡震波口中的“这个技术”，指的是高轨道卫星表面充电的量化分析。“我们研究航天器空间环境适应性，就是要通过良好的设计，增强卫星的‘体质’，使其能够抵抗恶劣的环境，在空间环境中正常工作。”蔡震波说。

　　太空并非“真空”，其中存在着宇宙射线粒子、等离子体、紫外线、微重力等多种空间环境要素，它们可造成卫星电子元器件损伤、材料性能变化、电子设备工作异常甚至失效等危害，对卫星、飞船、宇航员的正常工作甚至安全，造成巨大风险。

　　比如，高能宇宙射线会造成卫星计算机里的数据突变、死机、程序错乱、执行错误指令等问题，甚至造成发动机错误点火、卫星姿态错误、失控甚至失效等严重后果。地球空间发生地磁亚暴时，卫星轨道上大量增加的热等离子体会在卫星表面产生静电积累，能产生高达几千伏的电位，一旦放电可对卫星电子系统正常工作产生严重干扰。此外，受电离辐射积累和紫外线长期照射，卫星表面的热控材料(相当于起保温作用的“衣服”)也会逐渐损坏，失去保温功能。

　　在“东方红三号”卫星上，我国采用了当时国际上公开发布的防护措施。但限于当时的技术水平，一些具体设计参数并不清楚。

　　在“东方红四号”卫星出口时，国外用户要求采用国际上权威的软件进行定量分析。“但这个软件我们拿不到。”蔡震波说，“而且，当时我国正大力发展通信与导航卫星，对卫星表面充电的定量分析和控制就变得非常迫切。”

　　在时任“东方红四号”卫星总设计师、中国工程院院士周志成的带领下，蔡震波等人对等离子体充电环境、材料充电特性、充电过程等环节，在卫星表面材料实际状态的工程边界范围内，进行合理的工程建模，包括采用等离子体充电环境建模、材料充电特性建模、材料充电过程建模等，最终实现了高轨道卫星表面充电的量化分析，实现了防护的量化控制。

　　“这样一来，我们在高轨卫星表面充电分析与控制技术上，形成了定量可控的分析、设计、验证、测试的完整技术链，扭转了我国以往不能开展高轨卫星表面电位定量工程分析的局面，也为我国大型通信卫星实现整星出口、进入国际市场提供了技术支持。”蔡震波说。

　　空间环境适应性设计技术是多个学科深度交叉的领域，需要综合运用多个学科的知识才能解决技术问题。因此，蔡震波直言“我们需要进行跨专业的再学习”，在团队内实现多专业融合的基础上，充分利用国内各相关专业优势单位，以大协作方式来开展工作。

　　“获得空间天气科学青年创新奖，是以魏奉思院士为核心的空间天气学科委员会对我们团队的肯定和认可，对我们是种鼓励，激励我们坚定做好空间天气科学的工程应用，为构建空间天气科学从研究到应用的完整技术链而努力。”蔡震波说。