北斗三号启动全球服务，“上海制造”为其提供着源源不断的动力

 
中国卫星导航系统管理办公室12月27日宣布：北斗三号基本系统完成建设，即日起提供全球服务。这标志着我国北斗导航系统建设迈入新时代。而在北斗导航系统建设的背后，有一支默默为北斗卫星提供着源源动力的团队，他们就是中国航天科技集团上海航天技术研究院811所的科研人员。

上海航天技术研究院811所电源分系统研制团队。
2017年11月5日19时45分，北斗三号首发双星在西昌卫星发射中心成功发射，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代。我国北斗导航系统自上世纪九十年代启动研制，按“三步走”战略，实施北斗一号、北斗二号、北斗三号系统建设，先有源后无源，先区域后全球，走出了一条中国特色的卫星导航系统建设道路。
811所在这次型号中承担卫星电源分系统的研制任务，电源分系统由太阳电池、锂离子蓄电池组和电源控制单机组成。自2004年起，811所共承担了21颗北斗导航卫星的电源分系统研制任务。回忆起当初攻下一道道难关的艰辛，北斗导航卫星电源分系统研制团队感慨万千。
勇于挑战拿下任务
自2010年圆满完成北斗导航一期5颗卫星电源分系统的研制任务后，811所启动了新一代北斗导航电源分系统的预研。然而，激烈的任务竞争局面给了他们当头一棒。在总装组织的北斗导航重大专项关键技术攻关任务PK中，他们的核心产品电源控制器（以下简称PCU）在任务PK中仅排名第三。这让他们在后续几十颗组网卫星电源分系统任务的竞争中陷入了极其被动的局面。
一场卧薪尝胆的技术攻关自此拉开。PCU技术攻关组和锂电池攻关组开始了魔鬼般的产品技术开发、试制、验证、迭代开发、再验证。2011年起，PCU攻关组成员从手上仅有的国外类似产品设计特点入手，深入分析型号技术指标要求，为811所第一台适合中高轨道的42V电压体制的PCU产品忘我攻关。当年10月，在零基础情况下，顺利完成3台产品的开发和测试，各项技术指标均满足要求。在同年PCU竞争单位的产品预验收及现场测试中，811所的PCU电性产品在各项产品测试及后续的上星测试中表现良好，与竞争单位的技术水平基本相当。同时，锂电池产品的性能指标超越了其他竞争单位产品。
“满足十年在轨寿命”对我国中高轨卫星研制是一大挑战。811所PCU研制团队通过设计和反复试验来达到长寿命要求，根据鉴定产品测试结果，811所的PCU产品在技术指标全部满足要求的同时，装机元器件的国产化率达99%，为所有单位最高，在充放电效率、负载瞬态特性和重量等方面也具有优势。同时，该PCU还具有自我诊断治疗能力，在部分模块出现故障时，可通过指令切换实现故障隔离，继续进行正常电源管理，是名副其实的高效自主PCU。
通过短短的30个月，811所电源分系统研制团队完成了竞争单位高轨PCU产品10年以上的技术积累，完成了811所高轨PCU产品平台跨越式的进步。2015年7月25日，811所参与研制的新一代北斗导航两颗卫星成功在西昌卫星发射中心发射升空。随后，811所收到型号总体明确要求，2015年年底前完成4颗卫星的交付任务，同时在2-3年内全部完成后续十几颗星的交付，为811所“十三五”规划提供了强有力支撑。
让北斗在太空展翅
相比于北斗一号、北斗二号甚至国外的其他导航卫星，北斗三号的独特性为电源分系统的设计带来全新挑战。
为保证导航服务效果，北斗三号卫星的信号功率相比北斗一号、北斗二号以及国外主流的其他导航系统，要求增加了至少50%。这也就意味着卫星能耗的增加，电源分系统团队集智攻关，在电源分系统的三个领域均采用全新设计。
在太阳电池方面，他们采用了更高效的太阳能电池片，转换效率高达30%，在初期能发出4000瓦左右的功率，完全满足整星需求；在储能电池方面，为满足对电池重量和体积提出的“减重减体积”和长寿命要求，首次在北斗导航卫星上采用大容量高比能锂离子蓄电池，其在轨寿命可达10年；在电源控制器上，则使用高效控制器来控制电池温度，配合30%转换效率的高效砷化镓太阳电池，保证了电源系统在正负超过200度的恶劣太空温度下正常工作，满足了卫星年长期在轨工作需求。
值得一提的是，在北斗三号使用的太阳能帆板上，研制人员在考虑基板材料时选择了碳纤维材料。别看是很大的一张板，拎起来却如塑料泡沫板。尽管如此，它的强度却可以跟铝合金的强度媲美。据团队研制人员介绍，为保证卫星运行功率，正常情况下卫星要采用几块这样的太阳帆板，采用碳纤维材料，既保证了最多的太阳能帆板面积，也可以将足够的重量分给其他载荷。

面对新任务，研制团队期待再立新功。
北斗开启全球服务，是建设的一大步，也是一个新起点。按照规划，到2020年，我国还将继续发射11颗北斗三号和1颗北斗二号卫星，完成全面建设，进一步提升系统服务性能；2035年还将建成以北斗为核心，更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时体系。“有一种奋斗叫北斗导航，有一种成功叫全球组网。”谈到未来，811所电源分系统研制团队表示，将以更加饱满的热情，为中国全球卫星导航系统的组网成功再立新功。