揭秘|“悟空”号卫星太空“延寿”,离不开地上的“大管家”

截至2021年12月17日 , “悟空”号卫星已在轨飞行了整整6年 。
作为中国科学院空间科学先导专项一期发射的首颗卫星 , “悟空”的设计寿命本来只有3年 , 但直到现在 , 6岁的“悟空”仍然保持着旺盛而充沛的活力 , 继续为人类望向深邃的宇宙 。
目前 , 空间科学先导专项已成功发射了7颗科学卫星 。 中国科学院国家空间科学中心科学卫星综合运控中心 , 便是这些科学卫星在地面上的“大管家” 。
揭秘|“悟空”号卫星太空“延寿”,离不开地上的“大管家”
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中国科学院国家空间科学中心科学卫星综合运控中心
科学卫星“遥控者”
2015年12月17日清晨 , 酒泉卫星发射中心 。
朝霞还挂在天边 , 长征二号丁运载火箭划破长空 , 把“悟空”卫星顺利送入预定轨道 。
《西游记》中 , 齐天大圣孙悟空一个跟头就能翻出十万八千里 , 并有着锐利的“火眼金睛” , “悟空”卫星当然也是名副其实 。
“悟空”卫星 , 全名为暗物质粒子探测卫星 , 是中国科学院空间科学战略性先导科技专项一期首批立项研制的4颗科学卫星之一 , 也是世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星 。 它每95分钟就绕地球一圈 , 每天能观测到宇宙中的500万个高能粒子 。
揭秘|“悟空”号卫星太空“延寿”,离不开地上的“大管家”
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资料图片 。
长1.5米、宽1.5米、高1.2米 , 整体质量1.85吨 , 从尺寸来看 , “悟空”比一张办公桌大不了多少 。 不过可千万别小看它 , “悟空”小巧的身体里搭载了近8万个小探测器 , 它们是“悟空”的“火眼金睛” , 探测的目标则是在宇宙中占比超过四分之一 , 却对人类“隐身”的暗物质 。
当然 , “悟空”收集探测的并非暗物质本身 , 而是暗物质粒子碰撞后产生的高能伽马射线、电子和宇宙射线等“蛛丝马迹” , 研究人员对收集到的数据开展科学分析 , 便能间接找到暗物质存在的证据 。
高能粒子一旦“撞”上探测器 , 其产生的科学数据会在第一时间被记录存储 。 待飞经我国上空时 , “悟空”会迅速与位于新疆喀什、海南三亚、北京密云的3个地面站点建立天地通信链路 。 科学数据沿着这条通道传送到地面 , 并汇总至位于北京怀柔科学城的科学卫星综合运控中心 。
过去 , 我国卫星的运控模式是一星对应一个地面系统 , 虽然能够增强运行管理的针对性 , 但也存在资源配置效率、数据共享不足等短板 。
中国科学院国家空间科学中心是中国科学院空间科学先导专项的抓总单位 , 目前已经成功发射并在轨运行的科学卫星除“悟空”外 , 还有“墨子号”“实践十号”“慧眼”“太极一号”“怀柔一号” , 以及纳入专项管理的可持续发展科学卫星1号 。 为了更高效地开展卫星在轨管理 , 国家空间科学中心成立了科学卫星综合运控中心 , 支持保障所有项目卫星的日常在轨运行 。
作为连接卫星和科学用户的桥梁和枢纽 , 运控中心组建了两个重要团队——空间科学任务中心和数据中心 , 分别承担卫星运行管理和科学数据处理工作 。
科学数据“整理师”
科学卫星的发射 , 目的是为了观测太空 , 获取科学数据 。 虽然天地之间没有“网线”连接 , 但卫星下传数据的速度可不慢 , 能够达到每秒150兆至300兆 , 峰值甚至可达每秒1600兆 , 未来的“网速”还将更加可观 。 而率先对这些数据进行处理的 , 便是数据中心 。
同时管理多颗卫星 , 数据中心每天接收到的数据是海量的 , 仅“悟空”一颗卫星 , 每天就要向地面下传约16GB的原始科学数据 。 而这些原始数据并不能直接用于科学研究和分析 , 需要经过数据中心处理 , 才能供科学家开展后续研究工作 。