可靠性重大突破:观测时间窗覆盖率超99%且长期稳定—— “天格计划”GRID-12B载荷实现全天观测

2025-04-18 10:44

北京时间2024年11月27日10时00分,由清华大学“天格计划”与星测未来联合研制的GRID-12B卫星载荷搭载于光传01试验星,由蓝箭航天朱雀二号改进型遥一运载火箭成功发射入轨,轨道高度500km,倾角50°。

目前,GRID-12B已在轨稳定运行5个月,实现24小时全天观测,获得一系列科学观测数据。


01

在轨运维日志

开机观测测试:2024年11月27日发射后第一个圈次即完成开机观测测试,创天格在轨测试速度记录;

全天观测:2024年12月4日-2025年3月20日,实现24小时全天观测,观测时间窗覆盖率超99%;

系统主动重启:为防止单粒子造成的错误累积,系统每天重启一次,对应图中每一个红框条带。

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GRID-12B载荷数据覆盖图

图像说明:

数据质量分析:上图中第一个空白段是由于星地数传丢数导致,后面3个空白段是载荷正在执行历史数据打包转存任务。经统计,下行数据没有发现内帧校验失败的情况,即未发现单粒子造成的科学数据bit翻转问题。

系统状态分析:以上时间段内,GRID-12B仅出现一次可能由单粒子造成的系统异常重启(发生于SAA区),频率相比630km,30°低倾角轨道的同型号载荷低~5倍(单粒子触发系统重启的原因是我们通过独特的双看门狗设计,让系统在异常情况下,能够通过自动重启来清除错误,并借助载荷内置的默认程控指令序列,自主恢复观测)。


02

观测成果发布

  • 光变曲线

GRID-12B载荷全天观测获取的单日光变曲线数据如下图所示:

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  • 不同轨道辐射天区图

GRID-12B发射入轨后进入500kmx300km椭圆轨道,经过2个月升轨,调整为500kmx500km轨道。升轨过程中,天格载荷处于持续观测状态,通过天格载荷的数据,绘制出不同轨道高度处的辐射粒子通量。对在轨卫星防护、辐射天区研究等研究提供重要参考。

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不同轨道辐射天区图(颜色越亮辐射强度越大)

注:卫星轨道位置采用更新周期约1天的TLE数据计算所得,对于变轨过程中的卫星,计算结果存在一定误差。

03

全天观测的意义

GRID-12B采用了星测未来研制的高性能数据采集组件,选用低成本COTS器件,通过对关键器件进行冗余备份+系统级防护加固措施,结合软件可在轨重构的能力,确保系统的高可靠性。
同时,从GRID-10B开始,我们通过一系列创新设计,解决了多项天格载荷运维中的痛点难题,使天格载荷在较少的地面干预下,实现长期稳定的全天观测,具有如下重大意义:

  • 使天格载荷实现在轨自动化运维,不再需要科研人员定期制定繁杂的观测计划;

  • 天格载荷在高计数率区域保持观测状态,拓展了载荷的观测时间窗口,可以提高科学成果产出;

  • 全时段的观测数据对空间辐射环境测量、卫星在轨剂量和辐射效应评估具有较高的工程产业价值。

此外,GRID-12B采用星测未来AI星上智能处理载荷进行在轨数据分析管理,探索进一步提升空间科学观测的时效性,为下一代“天格计划 2.0”的首颗卫星进行技术方案验证。

下一代“天格计划 2.0:MeV伽马探测纳卫星星座(MASS核天体物理谱线巡天)”作为清华大学2030创新行动计划重大项目正在持续支持下有序推进,首个GRID-MASS伽马暴探测与康普顿成像整星将在2025年择机发射。


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