经过为期两年科研攻关，近日，中国航天科技集团公司五院502所电推进平台控制系统一体化设计方案新鲜出炉。这标志着我国已经初步掌握电推进卫星GNC（制导、导航与控制）系统设计方法，我国在电推进卫星理论研究与工程设计工作中取得重要进展。
如何在“卫星大脑”GNC系统的操控下帮助电推进航天器进行轨道转移、精确入轨以及在轨控制是世界性难题。“与传统的化学推进航天器相比，全电推给航天器的制导、导航与控制技术带来颠覆性改变。”中国航天科技集团公司五院502所研发中心副主任汤亮说。
以通信卫星变轨为例。在发射成功之后，通信卫星要从近地点200公里转移到距离地球3.6万公里的地球静止轨道。在化学推进器的作用下，这一过程卫星只需要5次运行轨迹修正、历时7天左右时间就可以完成。而在电推进技术应用之后，卫星在变轨过程中姿态、运行轨迹需要进行不间断修正，直至变轨完成，在推力作用下，这一过程需要历时180天。
“电推进卫星对GNC系统要求非常高。轨道控制不同方向的耦合、姿态与轨道控制耦合、大量误差源的耦合等问题研究起来要比传统控制方案复杂得多。”汤亮说。
同时，传统化学推进卫星的变轨方式是阶段性变轨，这意味着科研人员只需向卫星平台进行阶段性数据注入就能保证实现变轨。而采用电推进技术后，科研人员需对卫星的运行轨迹进行实时监测和不间断调整。
“一颗卫星电推进持续工作时间如此之长，飞行测控资源又如此有限，要求科研人员对它进行实时监测确实非常困难。”502所某电推进型号副主任设计师石恒表示，这种实际状况也对卫星平台具有更强的自主导航、自主控制甚至一定程度的任务自主规划能力形成了挑战。
“在充分继承我国高轨卫星控制方法的同时，我们设计并验证了一批针对电推进卫星控制的基础方法，其中包括轨道转移控制、自主导航方法等。”502所电推进控制技术攻关小组成员马雪说。
而这样的方案形成了电推进卫星GNC系统完整的问题分析和设计框架，整体提升了电推进卫星自主运行能力，同时方案性能经过数值验证，满足目前我国新型电推进卫星平台指标要求。
“全面突破电推进平台制导、导航和控制的关键技术和在轨实施，将进一步加快我国多颗卫星的工程化进程，实现多平台、多任务的适用目标。”502所研发中心主任何英姿表示，在这一设计方案的作用下，在不久的将来，我国可全面具备全电推通信卫星平台的控制能力。
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