↑↑↑ستاره نهایی بیدو با موفقیت پرتاب شد! «صورت فلکی بیدو» با خرد شانگهای می‌درخشد

صبح روز ۲۳ ژوئن، آخرین ماهواره شبکه جهانی Beidou-3 با موفقیت پرتاب شد.

از زمان پرتاب آن در سال ۲۰۰۹ تا پرتاب سی‌امین ماهواره در امروز، تکمیل سامانه Beidou-3 نشان‌دهنده پایان موفقیت‌آمیز استراتژی توسعه «سه مرحله‌ای» برای توسعه سامانه‌های ناوبری ماهواره‌ای مناسب برای شرایط ملی است که کشور ما از دهه ۱۹۸۰ در حال بررسی آن بوده است.

۲۴ ماهواره بیدو در مدار میانی زمین، ۳ ماهواره در مدار زمین‌ایستار و ۳ ماهواره در مدار زمین‌آهنگ مایل وجود دارد. تقریباً هر ماهواره بیدو که در آسمان می‌درخشد، مظهر سخت‌کوشی و مشارکت محققان علمی در شانگهای است.

«یک ستاره به هم پیوسته، همه ستاره‌ها به هم پیوسته‌اند»

بگذارید ماهواره‌ها هم «با آسمان صحبت کنند»

تیم توسعه ماهواره ناوبری بیدو از آکادمی علوم چین در ژانگجیانگ، پودونگ، توسعه و پرتاب ۱۲ ماهواره در سامانه بیدو-۳ را به پایان رسانده است. این تیم در سال ۲۰۱۸ یک سامانه پایه برای سامانه ناوبری بیدو خواهد ساخت و خدمات جهانی ارائه خواهد داد. این تیم ساخت کامل سامانه را در سال ۲۰۲۰ تکمیل خواهد کرد و همچنین راهکار جدیدی برای ساخت سامانه ناوبری ماهواره‌ای جهانی بیدو چین ارائه خواهد داد.

امسال، این تیم تازه ده سال است که تأسیس شده است. میانگین سنی اعضای تیم تنها بیش از 30 سال است. می‌توان گفت که این تیم یک نیروی تازه‌کار در حوزه هوافضا است. این نیروی "مهیب" است که الهام‌بخش نوآوری بیشتری به تحقیق و توسعه پایدار و پیشرو ماهواره‌ای تزریق می‌کند. در طول فرآیند توسعه Beidou-3، آنها صدها پروژه تحقیقاتی کلیدی فناوری را برای کاربردهای ماهواره‌ای به پایان رساندند.

▲محققان در حال انجام اندازه‌گیری‌های دقیق روی ماهواره Beidou-3 هستند (عکس از موسسه نوآوری ریزماهواره آکادمی علوم چین)

یک قانون نانوشته در حوزه هوافضا وجود دارد که فناوری جدید مورد استفاده در هر ستاره معمولاً از 30٪ تجاوز نمی‌کند، اما این تیم تقریباً 80٪ از فناوری جدید را در اولین ستاره آزمایشی استفاده کرد.

این تیم جوان، با انگیزه نوآوری، جسورانه تلاش می‌کند تا ایده‌های طراحی ماهواره و اشکال مدیریتی را به طور کلی متحول کند. این تیم جوان از فناوری‌هایی مانند ساختار پنل قاب، موقعیت‌یابی مستقل حسگر ستاره و معماری الکترونیکی یکپارچه با چگالی عملکردی بالا برای ایجاد «پلتفرم اختصاصی ماهواره ناوبری آکادمی علوم چین» استفاده می‌کند که به طور مؤثر سازگاری و مقیاس‌پذیری ماهواره‌ها را افزایش می‌دهد.

آنها یک مفهوم طراحی اولیه "زنجیره عملکردی" را برای بهینه‌سازی و ادغام حداکثری منابع داخلی ماهواره پیشنهاد دادند. آنها بیش از 20 رایانه‌ای که در ابتدا برای کنترل استفاده می‌شدند را با یک رایانه با کارایی بالا جایگزین کردند که ضمن افزایش تراکم عملکردی، هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

نکته قابل توجه تر اینکهآنها در فناوری ارتباط بین ماهواره‌ای به پیشرفت‌هایی دست یافته‌اند و به «اتصال تک ستاره، اتصال ستاره به ستاره» دست یافته‌اند، به ماهواره‌ها اجازه می‌دهند «در آسمان با یکدیگر صحبت کنند» و تنگنایی را که شبکه جهانی بیدو را محدود می‌کرد، حل کرده‌اند.

▲بیدو-۳ در حال مونتاژ نهایی در محل پرتاب است (عکس از موسسه نوآوری ریزماهواره، آکادمی علوم چین)

پس از اولین ماهواره آزمایشی، این تیم همچنین در توسعه بعدی ماهواره شبکه جهانی Beidou-3 به پیشرفت‌هایی در فناوری تشخیص و بازیابی خودکار ماهواره دست یافت و به این ماهواره اجازه داد تا قابلیت‌های «خودتشخیصی و خودبازیابی» را داشته باشد. ماهواره‌ها می‌توانند تشخیص سلامت، جداسازی خطا و بازیابی را بدون هیچ گونه مداخله زمینی به طور خودکار انجام دهند و دسترسی به ماهواره را تا حد زیادی بهبود بخشند.

علاوه بر این، Beidou-3 برای اولین بار از یک تقویت‌کننده حالت جامد مبتنی بر نیترید گالیم با قدرت بالا برای بهبود مؤثر کیفیت سیگنال استفاده کرد؛ این سامانه از فناوری سوئیچینگ یکپارچه با فرکانس زمانی با دقت بالا بهره برد و پایه و اساس دستیابی به پیوستگی بالای سیگنال‌های سیستم جهانی را بنا نهاد؛ این سامانه از معماری داخلی Loongson + FLASH بهره برد و شکاف موجود در پردازنده‌های هوافضای داخلی را پر کرد و با تحقق بومی‌سازی تمام دستگاه‌های اصلی، توسعه کل زنجیره صنعت را پیش برد.

این تیم ضمن تماشای پرتاب موفقیت‌آمیز آخرین ماهواره شبکه جهانی Beidou-3 به مدار، سفر جدیدی را آغاز کرده است. با توجه به نیازهای استراتژیک ناوبری کشور من، یک سیستم موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌بندی یکپارچه، فراگیرتر، یکپارچه‌تر و هوشمندتر در سال 2035 ساخته خواهد شد. آنها به مبارزه برای نسل بعدی ماهواره‌های ناوبری ادامه خواهند داد.

یک «قلب» قوی برای بیدو ایجاد کنید

۶ میلیون سال طول می‌کشد تا خطایی به اندازه ۱ ثانیه ایجاد شود.

اطلاعات زمانی و مکانی منابع استراتژیک مهمی برای یک کشور هستند. به دست آوردن اطلاعات موقعیت ماهواره و اطلاعات دقیق زمانی روی ماهواره، دو پارامتر اصلی ماهواره‌های ناوبری هستند - اختلاف زمانی یک میلیاردم ثانیه (1 نانوثانیه) منجر به خطای فاصله 0.3 متر خواهد شد.

برای دستیابی به دقت ناوبری و موقعیت‌یابی در سطح دسی‌متر و سانتی‌متر، ماهواره‌های بیدو باید یک «قلب» قوی و قابل اعتماد - یک ساعت اتمی فضایی - و یک «مغز» تیز و واضح - یک سیستم پردازش اطلاعات - داشته باشند.

در سال ۲۰۰۲، رصدخانه شانگهای آکادمی علوم چین، تحقیقاتی را در مورد ساعت‌های اتمی هیدروژنی غیرفعال فضایی بر اساس سال‌ها توسعه ساعت‌های اتمی هیدروژنی فعال زمینی آغاز کرد. در سال ۲۰۱۵، اولین ساعت اتمی هیدروژنی فضایی کشور من که توسط آنها تکمیل شده بود، با نسل جدید ماهواره‌های ناوبری بیدو به فضا پرتاب شد.

▲مدل اولیه ساعت اتمی هیدروژنی فضایی در Beidou-3 (عکس از رصدخانه شانگهای)

در طول پنج سال گذشته، عملکرد ساعت‌های هیدروژنی که ماهواره‌های بیدو را به فضا فرستاده‌اند، به طور مداوم بهبود یافته و اجزا، مواد اولیه و فناوری‌های اصلی کاملاً مستقل کنترل شده‌اند.این بار، یک ساعت هیدروژنی که توسط رصدخانه شانگهای ارائه شده بود، "ستاره نهایی" را در فضا دنبال کرد. دقت آن به خطایی کمتر از ۱ نانوثانیه در روز رسیده است که معادل خطای یک ثانیه در ۶ میلیون سال است. در حال حاضر، این ساعت یکی از بهترین ساعت‌های اتمی در آسمان است.

درست زمانی که بیدو به پایان عمر خود نزدیک می‌شود، محققان علمی در رصدخانه شانگهای «قلب» سبک‌تری از بیدو را توسعه داده‌اند: آنها با موفقیت وزن ساعت هیدروژنی را از ۲۳ کیلوگرم به ۱۳ کیلوگرم کاهش داده‌اند. سه واحد از این ساعت تا پایان سال برای استفاده در ماهواره‌های شبکه بیدو در سال آینده به کاربران تحویل داده خواهد شد.

▲محققان علمی رصدخانه شانگهای در حال آزمایش ساعت هیدروژنی در حال توسعه هستند (عکس از رصدخانه شانگهای)

با یک «قلب» قوی، به یک «مغز» تیز نیز نیاز دارید. رصدخانه شانگهای «قدرتمندترین مغز» را برای بیدو توسعه داده است که می‌تواند خطاها را در زمان واقعی اصلاح کند و چندین نسخه پشتیبان برای دستیابی به الزامات موقعیت‌یابی «سریع، دقیق و پایدار» داشته باشد.

هو شیائوگونگ، مدیر فنی سیستم پردازش اطلاعات رصدخانه شانگهای آکادمی علوم چین، برای ساخت «قدرتمندترین مغز»، تیم را در یک تحول دردناک «از دانشمند به مهندس» رهبری کرد.

هنگام تلاش برای به‌کارگیری فرمول‌های به‌جا مانده از نیوتن و انیشتین برای محاسبه اجرام آسمانی طبیعی در محاسبات مدار اجرام آسمانی ساخت بشر مانند ماهواره‌های در حال چرخش، با موقعیت‌های غیرمنتظره زیادی مواجه شدند.آنها بر شرایط نامطلوب مختلف غلبه کردند و برای اولین بار در جهان، فناوری تعیین دقیق مدار مشترک ماهواره-زمین-ماهواره "شبکه نظارت منطقه‌ای + پیوند بین ماهواره‌ای" را پیشنهاد و اجرا کردند. آنها همچنین یک الگوریتم ویژه طراحی کردند و در نهایت به شاخص‌های عملکرد موقعیت‌یابی دقیق Beidou-3 دست یافتند.

به منظور محاسبه بیشتر دقت بیدو، رصدخانه شانگهای همچنین یک "خط‌کش آسمان" لیزری ویژه - اولین سیستم فاصله‌یابی لیزری ماهواره‌ای متحرک در تمام طول روز در چین، با حداکثر برد 38,800 کیلومتر - توسعه داده است و با موفقیت در فاصله‌یابی لیزری دقیق در سطح سانتی‌متر ماهواره‌های بیدو مورد استفاده قرار گرفته است. این موارد سهم غیرقابل جایگزین و کلیدی در تحقق خدمات جهانی توسط ناوبری ماهواره‌ای بیدو کشور من داشته‌اند.

تقویت فونداسیون

سرویس‌های مکان‌یابی را به راحتی اینترنت کنید

اگر موسسه تحقیقاتی میکرواستار و رصدخانه شانگهای هر دو سخت در تلاش برای ساخت سیستم ناوبری بیدو هستند، پس کیانشون پوزیشن، یک شرکت فناوری پیشرفته شانگهای، با استفاده از محاسبات ابری، پردازش کلان داده و الگوریتم‌های ماهرانه خود، «سیگنال‌های بیدو» را به یک تجربه خدماتی راحت مانند استفاده از اینترنت موبایل تبدیل می‌کند.

موقعیت‌یابی در سطح سانتی‌متر، حسگری در سطح میلی‌متر و زمان‌بندی در سطح نانوثانیه، نتایجی هستند که توسط سیستم جدیدی که شرکت موقعیت‌یابی کیان‌شون در پنج سال گذشته برای حوزه ناوبری ماهواره‌ای جهانی ساخته است، به دست آمده‌اند.از سال ۲۰۱۹، خدمات با دقت بالای این سیستم می‌تواند اکثر مناطق کشور به جز مناطق غیرمسکونی را پوشش دهد.

▲تصویر نمایشی از عملیات پهپاد حفاظت از گیاهان کشاورزی که توسط سیستم موقعیت‌یابی Qianxun نمایش داده شده است. دقت موقعیت‌یابی به سطح سانتی‌متر می‌رسد که می‌تواند به طور مؤثر میزان پاشش آفت‌کش‌ها را کاهش دهد (تصویر ارائه شده توسط Qianxun Position)

چن جینپی، مدیرعامل شرکت کیان‌شون پوزیشن، گفت: «بیدو شبکه جهانی خود را تکمیل کرده است. ما همزمان خدمات پیشرفته جهانی را در طول امسال ارائه خواهیم داد و کل این لینک از آخرین سیگنال‌های بیدو-۳ پشتیبانی خواهد کرد.»

از نوامبر ۲۰۱۹، شرکت Qianxun Position تجهیزات اصلی ایستگاه تقویت زمینی ماهواره Beidou را با سرور فضا-زمان "Qianlong" که به طور مستقل توسعه داده شده بود، جایگزین کرد تا قابلیت‌های پردازش تمام سیگنال‌های خدمات عمومی ناوبری ماهواره‌ای از جمله Beidou-3 را بهبود بخشد. کار جایگزینی در حال اتمام است.

با پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره شبکه جهانی بیدو، چن جینپی معتقد است که به زودی بازار وسیع‌تری پدیدار خواهد شد. «در سه سال آینده، بیدو موقعیت‌یابی خود را تسریع خواهد کرد و به بیش از ۱ میلیارد کاربر خدمات‌رسانی خواهد کرد.»

در پنج سال گذشته، شرکت موقعیت‌یابی کیان‌شون (Qianxun Positioning) با تولیدکنندگان تراشه‌های اصلی جهانی و شرکای صنعتی همکاری نزدیکی داشته است تا فناوری موقعیت‌یابی دقیق بیدو (Beidou) را با 5G و هوش مصنوعی در زمینه‌هایی مانند رانندگی خودران، ارتقاء صنعت، نقشه‌برداری و نقشه‌برداری، شهرهای هوشمند و خدمات عمومی ترکیب کند تا اجرای برنامه‌های بیدو را ارتقا دهد. انتظار می‌رود شش مدل از خودروهای خودران مجهز به فناوری موقعیت‌یابی دقیق بیدو امسال رسماً به تولید انبوه رسیده و عرضه شوند.

▲تصویر نمایشی از سیستم موقعیت‌یابی Qianxun. در آینده، هر وسیله نقلیه با زمان و مکان دقیق برچسب‌گذاری خواهد شد تا همکاری خودرو و جاده بهتر محقق شود (تصویر توسط Qianxun Position ارائه شده است)

ناوبری بیدو (Beidou Navigation) دنیایی بسیار وسیع را به روی ما گشوده است. در سال ۲۰۱۹، شرکت موقعیت‌یابی کیان‌شون (Qianxun Positioning) مسابقه «سازنده هوشمند بیدو» (Beidou Intelligent Maker) را راه‌اندازی کرد و پلتفرم‌های فناوری مرتبط را در دسترس قرار داد و به شرکت‌ها و افراد نوآور مختلف اجازه داد تا در توسعه کاربردی قابلیت‌های موقعیت‌یابی با دقت بالا شرکت کنند. در نتیجه، ۴۰٪ از شرکت‌کنندگان پس از سال ۱۹۹۵ متولد شده بودند و ۷۰٪ از شرکت‌کنندگان زیر ۳۵ سال سن داشتند.

۲۳ ژوئن آخرین روز شبکه جهانی سیستم بیدو است و همچنین روزی است که دوره جدیدی از برنامه‌های ناوبری بیدو آغاز می‌شود.

این مقاله از "" کپی شده است.علم و فناوری شو کیمین شانگهای«برای حمایت از حقوق مالکیت معنوی، لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.»