↑↑↑O lançamento da Estrela Final de Beidou foi um sucesso! A “Constelação Beidou” brilha com a sabedoria de Xangai.

Na manhã de 23 de junho, o último satélite da rede global Beidou-3 foi lançado com sucesso.

Desde o seu lançamento em 2009 até o lançamento do 30º satélite hoje, a conclusão do sistema Beidou-3 marca a conclusão bem-sucedida da estratégia de desenvolvimento em "três etapas" para sistemas de navegação por satélite adequados às condições nacionais, que o nosso país vem explorando desde a década de 1980.

Existem 24 satélites Beidou em órbita terrestre média, 3 em órbita geoestacionária e 3 em órbita geossíncrona inclinada. Quase todos os satélites Beidou que brilham no céu representam o trabalho árduo e a contribuição dos pesquisadores científicos de Xangai.

"Uma estrela está conectada, todas as estrelas estão conectadas"

Que os satélites também "conversem com o céu"

A equipe de desenvolvimento do sistema de navegação por satélite Beidou, da Academia Chinesa de Ciências em Zhangjiang, Pudong, concluiu o desenvolvimento e o lançamento de 12 satélites do sistema Beidou-3. A equipe estabelecerá a base do sistema de navegação Beidou em 2018 e fornecerá serviços globais. A conclusão da construção do sistema completo está prevista para 2020, oferecendo também uma nova solução para o desenvolvimento do sistema global de navegação por satélite Beidou da China.

Este ano, a equipe completa dez anos de existência. A média de idade dos membros é de pouco mais de 30 anos, o que pode ser considerado uma força relativamente nova no setor aeroespacial. É essa energia "formidável" que injeta inspiração inovadora na pesquisa e desenvolvimento de satélites, um setor já consolidado e de ponta. Durante o desenvolvimento do Beidou-3, a equipe concluiu centenas de projetos de pesquisa em tecnologias-chave para aplicações em satélites.

▲Pesquisadores estão realizando medições de precisão no satélite Beidou-3 (Foto cedida pelo Instituto de Inovação em Microssatélites da Academia Chinesa de Ciências)

Existe uma regra não escrita na área aeroespacial de que a nova tecnologia usada em cada estrela geralmente não ultrapassa 30%, mas esta equipe utilizou quase 80% da nova tecnologia na primeira estrela de teste.

Impulsionada pela inovação, esta jovem equipe ousadamente busca revolucionar as ideias de design de satélites e as formas de gerenciamento como um todo. Utilizando tecnologias como estrutura de painéis, posicionamento independente por sensores estelares e arquitetura eletrônica integrada de alta densidade funcional, a equipe cria a "Plataforma Dedicada a Satélites de Navegação da Academia Chinesa de Ciências", que aprimora efetivamente a adaptabilidade e a escalabilidade dos satélites.

Eles propuseram um conceito original de projeto de "cadeia funcional" para otimizar e integrar ao máximo os recursos internos do satélite. Substituíram mais de 20 computadores originalmente usados ​​para controle por um único computador de alto desempenho, o que reduziu significativamente os custos e aumentou a densidade funcional.

O que vale a pena mencionar é queThey have made breakthroughs in inter-satellite link technology, achieving "one-star connectivity, star-to-star connectivity", allowing satellites to "talk to each other in the sky" and solving the bottleneck that restricted Beidou's global network.

▲O satélite Beidou-3 está passando pela montagem final no local de lançamento (Foto cedida pelo Instituto de Inovação em Microssatélites da Academia Chinesa de Ciências)

Após o primeiro satélite de teste, a equipe também fez avanços significativos na tecnologia de diagnóstico e recuperação autônomos de satélites no desenvolvimento subsequente do satélite de rede global Beidou-3, permitindo que o satélite tivesse capacidades de "autodiagnóstico e autorrecuperação". Os satélites podem realizar diagnósticos de saúde, isolamento de falhas e recuperação de forma autônoma, sem qualquer intervenção em solo, melhorando consideravelmente a disponibilidade do satélite.

Além disso, o Beidou-3 também utilizou, pela primeira vez, um amplificador de estado sólido de alta potência baseado em nitreto de gálio para melhorar efetivamente a qualidade do sinal; inovou na tecnologia de comutação contínua de tempo e frequência de alta precisão, estabelecendo as bases para alcançar alta continuidade dos sinais do sistema global; adotou a arquitetura nacional Loongson + FLASH, preenchendo a lacuna nos processadores aeroespaciais nacionais e realizando a localização de todos os dispositivos principais, impulsionando o desenvolvimento de toda a cadeia industrial.

While watching the last Beidou-3 global networking satellite successfully launched into orbit, this team has begun a new journey. According to my country's navigation strategic needs, a more ubiquitous, more integrated, and more intelligent integrated positioning, navigation and timing system will be built in 2035. They will continue to fight for the next generation of navigation satellites.

Criar um "coração" forte para o Beidou.

São necessários 6 milhões de anos para que ocorra um erro de 1 segundo.

Informações sobre tempo e localização espacial são recursos estratégicos importantes para um país. Obter informações sobre a posição do satélite e informações precisas sobre o tempo no satélite são os dois parâmetros principais dos satélites de navegação – uma diferença de tempo de um bilionésimo de segundo (1 nanossegundo) resultará em um erro de distância de 0.3 metros.

Para alcançar precisão de navegação e posicionamento em nível de decímetro e centímetro, os satélites Beidou precisam de um "coração" forte e confiável - um relógio atômico espacial - e um "cérebro" preciso e eficiente - um sistema de processamento de informações.

Em 2002, o Observatório de Xangai da Academia Chinesa de Ciências iniciou uma pesquisa sobre relógios atômicos de hidrogênio passivos para uso espacial, baseada em anos de desenvolvimento de relógios atômicos de hidrogênio ativos para uso terrestre. Em 2015, o primeiro relógio atômico de hidrogênio para uso espacial do meu país, concluído por eles, foi lançado juntamente com a nova geração de satélites de navegação Beidou.

▲Modelo protótipo do relógio atômico de hidrogênio espacial a bordo do satélite Beidou-3 (foto cedida pelo Observatório de Xangai)

Nos últimos cinco anos, o desempenho dos relógios de hidrogênio que acompanharam os satélites Beidou ao espaço foi continuamente aprimorado, e os componentes, matérias-primas e tecnologias essenciais passaram a ser controlados de forma totalmente independente.Desta vez, um relógio de hidrogênio fornecido pelo Observatório de Xangai acompanhou a "Estrela Final" até o espaço. Sua precisão atingiu um erro de menos de 1 nanossegundo por dia, o que equivale a um erro de um segundo em 6 milhões de anos. Atualmente, é um dos relógios atômicos de melhor desempenho no céu.

Just as Beidou is coming to an end, scientific researchers at the Shanghai Observatory have developed a lighter "heart" of Beidou: they have successfully reduced the weight of the hydrogen clock from 23 kilograms to 13 kilograms. Three units will be delivered to users by the end of the year for use in Beidou network satellites next year.

▲Pesquisadores científicos do Observatório de Xangai estão testando o relógio de hidrogênio em desenvolvimento (Foto cedida pelo Observatório de Xangai)

With a strong "heart", you also need a sharp "brain". The Shanghai Observatory has developed the "most powerful brain" for Beidou that can correct errors in real time and have multiple backups to achieve "fast, accurate and stable" positioning requirements.

Para construir o "cérebro mais poderoso", Hu Xiaogong, diretor técnico do sistema de processamento de informações do Observatório de Xangai da Academia Chinesa de Ciências, liderou a equipe por uma dolorosa transformação "de cientistas para engenheiros".

Ao tentar aplicar as fórmulas deixadas por Newton e Einstein para o cálculo de corpos celestes naturais aos cálculos orbitais de corpos celestes artificiais, como satélites em órbita, eles se depararam com muitas situações inesperadas.Eles superaram diversas condições adversas e propuseram e implementaram, pela primeira vez no mundo, a tecnologia de determinação de órbita de precisão conjunta satélite-solo-satélite "rede de monitoramento regional + enlace intersatélite". Além disso, desenvolveram um algoritmo específico e, finalmente, alcançaram os indicadores de desempenho de posicionamento preciso do Beidou-3.

Para aprimorar ainda mais a precisão do Beidou, o Observatório de Xangai também desenvolveu uma "régua celeste" a laser especial – o primeiro sistema móvel de medição a laser de satélites da China, com alcance máximo de 38,800 quilômetros, que tem sido usado com sucesso para medir a precisão dos satélites Beidou com precisão centimétrica. Essas inovações representaram contribuições insubstituíveis e essenciais para a implementação de serviços globais por meio da navegação por satélite Beidou em meu país.

Reforço da fundação

Torne os serviços de localização tão convenientes quanto a internet.

Se o Instituto de Pesquisa MicroStar e o Observatório de Xangai estão trabalhando arduamente para construir o sistema de navegação Beidou, a Qianxun Position, uma empresa de alta tecnologia de Xangai, está usando computação em nuvem, processamento de big data e seus próprios algoritmos avançados para transformar os "sinais Beidou" em uma experiência de serviço conveniente, como usar a internet móvel.

Posicionamento com precisão centimétrica, sensoriamento com precisão milimétrica e temporização com precisão de nanossegundos são os resultados alcançados pelo novo sistema que a Qianxun Positioning construiu para o campo da navegação por satélite global nos últimos cinco anos.Em 2019, os serviços de alta precisão deste sistema conseguiam cobrir a maior parte do país, exceto áreas desabitadas.

▲Imagem demonstrativa da operação de drones para proteção de plantas agrícolas, exibida pelo Sistema de Posicionamento Qianxun Position. A precisão do posicionamento atinge o nível centimétrico, o que pode reduzir efetivamente a quantidade de pulverização de pesticidas (imagem fornecida pela Qianxun Position).

"A Beidou concluiu sua rede global. Simultaneamente, forneceremos serviços globais aprimorados ainda este ano, e toda a conexão será compatível com os sinais mais recentes da Beidou-3." Chen Jinpei, CEO da Qianxun Position, afirmou que ambos os principais produtos da empresa já são compatíveis com os sinais mais recentes.

A partir de novembro de 2019, a Qianxun Position substituiu o equipamento principal da estação terrestre de aprimoramento do sinal do satélite Beidou pelo servidor espaço-temporal "Qianlong", desenvolvido internamente, para melhorar a capacidade de processamento de todos os sinais de serviço público de navegação por satélite, incluindo o Beidou-3. A substituição está quase concluída.

Com o lançamento bem-sucedido do satélite da rede global Beidou, Chen Jinpei acredita que um mercado mais amplo surgirá em breve. "Nos próximos três anos, a Beidou acelerará seu posicionamento e atenderá a mais de 1 bilhão de usuários."

Nos últimos cinco anos, a Qianxun Positioning trabalhou em estreita colaboração com os principais fabricantes globais de chips e parceiros da indústria para combinar a tecnologia de posicionamento de alta precisão Beidou com 5G e inteligência artificial em áreas como direção autônoma, modernização industrial, topografia e mapeamento, cidades inteligentes e serviços públicos, visando promover a implementação de aplicações Beidou. A expectativa é que seis modelos de veículos autônomos equipados com a tecnologia de posicionamento de alta precisão Beidou sejam oficialmente produzidos em massa e lançados ainda este ano.

▲Imagem demonstrativa do sistema de posicionamento Qianxun. No futuro, cada veículo será identificado com informações precisas de tempo e espaço para melhor otimizar a colaboração entre veículo e via (imagem fornecida pela Qianxun Position).

A Navegação Beidou abriu um mundo extremamente vasto. Em 2019, a Qianxun Positioning lançou a competição "Beidou Intelligent Maker", disponibilizando plataformas tecnológicas relevantes e permitindo que diversas empresas e indivíduos inovadores participassem do desenvolvimento de aplicações para recursos de posicionamento de alta precisão. Como resultado, 40% dos participantes nasceram depois de 1995 e 70% tinham menos de 35 anos.

O dia 23 de junho marca o fim da rede global do sistema Beidou e também o início de uma nova era de aplicações de navegação Beidou.

Este artigo foi reproduzido de "Xu Qimin Xangai Ciência e TecnologiaApoie a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Ao reproduzir este conteúdo, indique a fonte original e o autor. Caso haja alguma violação de direitos autorais, entre em contato conosco para que possamos removê-lo.