印度导航卫星原子钟故障分析供应商与“伽利略”一致？

太空与网络 · 公众号 · 民航 · 2017-07-08 22:07

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来源 | 星际智汇

作者 | 王聪

简介

6月26日，据印度媒体报道，印度自主建设的“印度区域导航卫星系统”（IRNSS）再次出现4台星载铷原子钟故障，使该系统星钟故障数量增加至7台。该导航系统太空段在轨7颗卫星上共有21台星钟，故障率达到三分之一。

“印度区域导航卫星系统”卫星

IRNSS系统原子钟与欧洲“伽利略”卫星原子钟系出同门

印度为IRNSS系统设计的铷原子钟全部采购自欧洲“伽利略”卫星导航系统的铷原子钟供应商。这些原子钟暴露出的问题，可能与欧洲“伽利略”卫星系统出现的原子钟故障问题相一致。2016年11月，欧洲航天局在“伽利略”系统首次一箭四星发射任务报道中，第一次提及2个在轨铷原子钟发生短路。2017年1月18日，欧洲航天局局长正式确认，“伽利略”卫星原子钟故障规模扩大至5颗在轨卫星的9台原子钟，其中故障涉及的在轨卫星和原子钟分别为：3颗“在轨验证”（IOV）卫星搭载的5台氢钟（被动型氢原子微波激射钟，PHM），2颗“完全运行能力”（FOC）卫星搭载的1台氢钟和3台铷钟（铷原子频标钟，RAFS）。而此次IRNSS系统发生故障的铷原子钟正与“伽利略”系统一样采购自欧洲瑞士光谱时间公司。

“伽利略”卫星使用的铷原子钟

印度太空研究组织（ISRO）采取多项措施应对此次星钟故障

主要措施包括：

①将2台开机、1台备份的星钟工作模式更改为1台开机、2台备份；

②更换了地面备份星上的原子钟；

③拟于2017年7～8月发射IRNSS-A卫星的替代星；

④拟将IRNSS星座规模扩大为11颗。

从星钟故障可以看出，印度卫星导航系统核心能力依赖国外技术带来较高风险。IRNSS系统虽然是印度独立建设的区域卫星导航系统，但限于印度自身工业技术与能力水平，在一些核心能力和关键技术方面仍然难以做到完全自主研发，需要依靠国外帮助。作为核心导航载荷，ISRO为IRNSS系统向欧洲瑞士光谱时间公司采购了27台铷原子钟。此次IRNSS系统原子钟故障报道于2017年1月“伽利略”系统原子钟故障之后。虽然目前还不能完全确定这两此原子钟故障原因相同，但从ISRO采取更换原子钟的应对措施可知，故障主要来自原子钟本身。IRNSS系统在核心载荷上对欧洲供应商的依赖已经严重影响到系统的稳定运行。

印度积极开展国产星载原子钟研制以摆脱对外依赖

当前卫星导航定位主要基于时间测距体制，星载原子钟性能关乎整个卫星导航系统的授时与导航精度。自主研制星载原子钟已经成为各国发展卫星导航系统达成的共识。欧洲在“伽利略”系统原子钟故障发生后就曾表示，仍将继续坚持采用欧洲原子钟。印度将发展航天力量视作迈向世界强国、体现综合国力的重要手段，因此也在积极研制国产星载原子钟，实现印度导航卫星核心技术自主可控的目标。2015年5月，ISRO主席表示，ISRO下属太空应用中心（SAC）和印度科学与工业研究理事会国家物理实验室（CSIR-NPL）均在研发星载铷原子钟技术。目前，CSIR-NPL已经研制出一套铷原子钟样机，并将交予SAC进行进一步的开发。ISRO已计划在当前IRNSS卫星达到设计寿命进行换代时采用印度自研铷原子钟，以为印度提供更加精确和独立的卫星导航能力。

“印度区域导航卫星系统”（IRNSS）概况

印度从2006年开始建设IRNSS导航星座。该星座包括3颗地球静止轨道（GEO）卫星和4颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星，覆盖东经40°～东经140°、南北纬40°之间区域，系统成本约3.5亿美元。2016年4月，印度完成IRNSS系统太空段7颗卫星的部署，使印度成为全球继美国、俄罗斯、中国之后第4个拥有自主导航系统的国家。未来，印度计划在IRNSS系统基础上进行扩展，最终建成能够覆盖全球的全球卫星导航系统。