Китай запустил спутниковую сеть оптической навигации

Министерство образования недавно объявило победителей премии за выдающиеся научные достижения 2025 года (естественные науки и инженерные технологии). Среди них команда Университета Цинхуа, занимающаяся интеллектуальными микросистемами и наноспутниками, получила специальную премию в области инженерных технологий за свою «глобальную систему оптической навигации и позиционирования».. 24 марта корреспондент газеты «Пекинская молодежная газета» узнал из Университета Цинхуа, что команда университета после двух десятилетий целенаправленных исследований успешно преодолела два основных узких места в отрасли в условиях «отсутствия спутниковой радиосвязи» (то есть, когда технические средства делают спутниковые навигационные системы неэффективными в определенной области), «невозможность определения местоположения по спутниковой радиосвязи» и «низкая точность астрономической навигации».

«Древние мореплаватели полагались на маяки для навигации, но мы перенесли «маяк» в космос, позволив светящимся спутникам заменить его в качестве надежных световых сигналов, указывающих путь», — сказал Син Фэй, руководитель группы и профессор кафедры точных приборов Университета Цинхуа, подводя итог вдохновению, лежащему в основе этого достижения. Оптическая глобальная навигационная система использует световой луч и принцип угломерного позиционирования. На спутниках устанавливаются мощные широкозахватные оптические маяки, излучающие в космическое пространство сигналы, несущие навигационную информацию. Когда наземный приемник улавливает эти сигналы, он, сопоставляя их с высокоточными орбитальными данными спутников, определяет собственное местоположение с помощью полярных координат. Таким образом, принципиально новая архитектура оптической навигации построена на трех элементах: «источник опорного сигнала — канал передачи — измерительный прибор».

Длина световой волны чрезвычайно мала, и свет распространяется только прямолинейно, поэтому искажения из-за дифракции маловероятны. Поэтому оптическая навигация не только обладает естественным преимуществом в противостоянии помехам, но и благодаря управляемым космическим оптическим маякам, устраняет недостатки астрономической навигации в части источников сигнала, обеспечивая всесторонние инновации от принципов и методов до моделей применения.

Непростой путь команды начался 20 лет назад, и за эти два десятилетия они совершили три ключевых прорыва: миниатюризацию оптического датчика с десяти килограммов до ста граммов, решив проблему «можно ли его использовать?»; переход от технологии, использующей один спутник, к широкому кругу носителей, включающих спутники, полезную нагрузку и летательные аппараты; и эволюцию от простого измерения ориентации к комплексному определению положения и ориентации, решив проблему универсальности.Эта технология не только задала новый метод оптической навигации и позиционирования, но и, по словам ее создателей, стала суверенным и независимым решением КНР в сфере космической безопасности.

В настоящее время в рамках проекта создана оптическая навигационная группировка, состоящая из 11 спутников. Являясь важным дополнением к навигационной спутниковой системе BeiDou, она обеспечивает ключевую технологическую поддержку основных стратегий страны, таких как глобальная навигация, дистанционное зондирование и исследование дальнего космоса. На основе ключевых технологий проекта команда добилась стандартизации и интернационализации аэрокосмической продукции, которая продается почти в 20 странах, включая США, Великобританию и Францию. Это создало китайский бренд в аэрокосмической и навигационной областях и обеспечило широкое международное влияние.

В будущем, в условиях освоения малых высот, команда планирует интегрировать систему с существующей коммуникационной инфраструктурой для создания сети оптической навигации, улучшающей управляемость беспилотных летательных аппаратов и автономных транспортных средств в туннелях и сложных дорожных условиях. В исследовании дальнего космоса оптическая навигация будет играть еще более незаменимую роль. Технология команды уже внедрена в несколько крупных национальных научных программ по изучению Луны и в будущем будет применяться в еще более отдаленных миссиях по исследованию дальнего космоса.

Источник:  https://www.tsinghua.edu.cn/info/1182/124900.htm