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  • 瑞典空間研究中心

    了解瑞典空間研究中心如何使用 LabSat 產品準確模擬復雜的太空操作。

    過去幾十年見證了為航天行業提供服務和硬件的商業公司的崛起,改變了政府部門的壟斷局面。其中一家此類企業就是瑞典空間研究中心 (Swedish Space Corporation),它是全球衛星任務和太空操作領域的領先者。

    瑞典空間研究中心集團 (SSC Group) 為眾多客戶及其空間項目提供服務,經常從瑞典北部基律納市郊外的雅斯蘭吉航天中心發射探空火箭和氣球。雅斯蘭吉航天中心的位置理想,位于一片廣闊的無人居住的陸地中部,根本不用擔心火箭會著陸在大海中,因此可輕松回收。

    Swedish Space Corporation

    挑戰

    正如人們所預料的,這涉及到諸多技術挑戰,發射氣球或探空火箭(它們本身就價值不菲,更別提它們的有效載荷)突破地球大氣層絕對需要一絲不茍的準備。其中一個方面自然是航空器的 GNSS 導航能力,因此這需要安裝“太空級”接收器。

    GNSS 接收器的銷售和出口受到《瓦森納協定》的限制,該協定由 41 個國家控制,他們確定和維護著一份需要許可和出口管制的技術清單。該協定成立于 20 世紀 40 年代冷戰開始時,最初的名稱為 CoCom(多邊出口管制統籌委員會),旨在管制每個成員國的武器出口。 隨著新技術的出現,CoCom 管制范圍的定義變得越來越寬,以致于它不僅限制彈藥和防御,還限制“軍民兩用產品和技術”。

    換言之就是:日常生活所用并是軍械系統成員的裝置、軟件或它們的使用培訓和協助材料。 瑞典空間研究中心放飛的氣球主要用于大氣研究、天文研究和氣象監測,不會快速上升或具有很快的對地航向速度,但可達到 45 千米高度,因此即使不需要高動態能力,接收器也要達到太空級別。

    火箭的情況則不同,它的飛行速度可達每小時 1.26 萬公里,飛行高度可達 800 千米,因此這類航空器所用的接收器必須達到現有的最高級別。 鑒于空間探索和任務規劃的特性,應做到萬無一失,瑞典空間研究中心要求必須對接收器處理火箭和氣球發射及軌跡數據的能力進行測試,但《瓦森納協定》對此并無限制。

    LabSat 解決方案

    瑞典空間研究中心目前使用 LabSat 模擬器執行這些測試。

    他們過去遇到的一個問題是,在接收器固件更改后(例如為了更新星座或處理閏秒),就會出現故障或錯誤。

    瑞典空間研究中心高級技術顧問 Gunnar Andersson 解釋說:“我們有時會要求接收器制造商對他們的固件進行更改,有時他們會因為更新較舊的芯片組而發布新代碼。但我們必須始終執行測試,以確保最新的固件能在太空中啟用,因為如果在火箭上升到 18 千米時突然失去了方位,我們就會遇到嚴重的問題,任務可能失敗。我們還會對我們的系統做出一些細微改動,這些都需要在發射前進行驗證。LabSat 可完全令人滿意地做到這些?!?/p>

    直到最近,Gunnar 才與他的同事開始使用位于慕尼黑的一個模擬器。

    “這沒有問題”,他說,“但訪問它有點難度,距離也很遠,有點兒不方便。我們的確需要在基地擁有這樣的設備。LabSat 的使用效果很理想,因此我們確定它就是合適的設備?!?/p>

    SatGen 軟件用于生成火箭的模擬軌跡

    與客戶合作

    但在瑞典空間研究中心能夠充分利用 LabSat 的功能前,有一些問題需要克服。盡管可以用 SatGen 模擬軟件生成發射和軌道場景,但需要進一步的開發才能讓飛行路徑包含下降階段,以前沒有這種要求。

    瑞思捷總經理 Julian Thomas:

    “我們已經擁有將 LabSat 和 SatGen 用于空間應用的客戶,這些應用包括發射和行星軌道在內的場景。但瑞典空間研究中心發現該軟件無法生成包含火箭發射和下降軌跡的場景,以及火箭的預計 G 力和加速率及一般高動態數據。一旦明白了這個要求,我們就能進行必要的更改,一周內,他們就成功進行了測試?!?/p>

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    Gunnar 證實說:

    “我們的火箭達到了 100 千米至 800 千米之間的高度,發射加速度達到了 20g,臨時加加速率高達 50g,動態性很強。SatGen 軟件最初無法生成這些,但我們發現瑞思捷的支持部門很棒,他們很快就解決了問題?!?/p>

    他補充說:“接下來,我們想在試驗臺上使用我們的 LabSat 來測試我們的天線系統。出于穩定性原因,我們的大多數火箭在上升階段都會而發生旋轉,但這在使用 GPS 信號時會導致問題,因為它會產生額外的相位偏移。我們的目的是將天線和 LabSat 安裝在一個轉盤上,并錄制我們可回放的信號,從而優化我們的天線和接收器設置?!?/p>

    其他客戶

    LabSat 系統被世界各地從事航空和太空探索的組織每日使用,這些組織包括:
    NASA
    SpaceX
    BeiDou Aerospace Group
    Thales Alenia Space
    Airbus
    Boeing
    Leonardo
    Northrop Grumman
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