衛(wèi)星運轉控制

柯凌+胡民達+曹靜

摘 要 隨著《中華人民共和國科普法》以及《廣州市科普條例》相繼出臺，衛(wèi)星氣象事業(yè)進入快速發(fā)展階段，公眾對航天科技興趣越來越濃厚，廣州氣象衛(wèi)星地面站科普教育基地經過多年科普實踐，設計并建設了航天衛(wèi)星科普互動館。本文主要陳述了館內“衛(wèi)星運轉控制”科普動感設備的創(chuàng)新設計與實現。

關鍵詞 衛(wèi)星運轉；科普；設計；實現

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0007-02

航天已成為高科技代名詞，創(chuàng)新是引領航天高科技發(fā)展的第一動力，融入航天科技與文化的創(chuàng)新教育更能激發(fā)青少年的探索欲和成就感，將航天科學與科學素質教育相結合，能夠啟迪廣大青少年科學素養(yǎng)。廣州氣象衛(wèi)星地面站衛(wèi)星氣象科普教育基地自成立以來，接待前來基地參觀的人數超過30萬人次，當講解到極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星運行軌跡時，往往讓參觀者不能完全理解，特別是廣大青少年學生，開發(fā)一套直觀的衛(wèi)星運轉演示設備就顯得尤其重要。

1 解決的問題

如何將衛(wèi)星運轉實物模型與衛(wèi)星運轉科普視頻有機結合，交替呈現極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星在軌運行狀態(tài)和科普講解視頻，以一種生動有趣的方式傳播衛(wèi)星運轉科學知識。

2 項目設計

2.1 展示內容

采用電控液晶玻璃技術，通過通電液晶玻璃將投影系統和實物運轉模型兩部分動態(tài)隔離。應用紅外傳感技術，在觀眾進入展示區(qū)域時開啟投影系統，播放衛(wèi)星知識影像，視頻播放完畢，投影系統關閉，觀眾透過玻璃可以看到極軌及靜止氣象衛(wèi)星的實物運轉模型。

2.2 展示原理

液晶玻璃是一種將液晶膜通過高溫高壓的方式，夾層封裝而成的高科技光電玻璃產品，使用者可以借由電流的通電與否來控制液晶分子的排列，從而達到控制玻璃透明與不透明狀態(tài)的最終目的。展項還應用紅外傳感技術，在探測到有觀眾進入展示區(qū)域時開啟投影系統。

2.3 效果圖

衛(wèi)星的運轉控制效果圖如圖1所示。

2.4 技術設計

1）組成和結構，該展項尺寸約2.2m（L）×2m（H）×1.8m（D），系統框圖如圖2所示。

各個組成部分介紹如下：（1）衛(wèi)星運行實物模型：參考同步衛(wèi)星和極軌衛(wèi)星繞地球公轉的軌跡，按一定的比例制作機械模型，機械模型的運行可控；（2）投影系統：以通電液晶玻璃為投影幕，配置超短焦鏡頭投影機顯示衛(wèi)星運行視頻；（3）視頻制作：同步衛(wèi)星和極軌衛(wèi)星繞地球運轉轉的影像視頻制作；（4）音響系統：旁白或背景音樂的播放；（5）播放控制系統：紅外感應信號采集，燈光控制，視頻播放及系統控制等。

2）控制系。衛(wèi)星運行控制系統是控制衛(wèi)星執(zhí)行觀測任務，并使整個衛(wèi)星地面應用系統協調、高效運行的關鍵。主要任務是根據上級指令和觀測任務要求，完成觀測任務規(guī)劃、觀測計劃制定、衛(wèi)星有效載荷控制、數據接收規(guī)劃調度和星地系統工作狀態(tài)監(jiān)視等功能，以充分發(fā)揮衛(wèi)星資源和地面資源的綜合利用效益。系統控制邏輯圖如圖3所示。

3）電氣原理圖，如圖4所示。

4）系統連接圖，如圖5所示。

3 科普效果

我國航天事業(yè)創(chuàng)造了輝煌成就，積淀了深厚博大的航天精神，航天衛(wèi)星科普互動館作為航天文化、歷史事跡、紀念珍藏的綜合性主題展館，全方位、多角度、零距離地展示了中國航天發(fā)展歷程及輝煌成就。經過1年多的試運行，航天衛(wèi)星科普互動館深受廣大群眾的歡迎，參觀人數激增，1年來受益人數超過2萬人次，其中“衛(wèi)星運轉控制”項目以一種直觀的方式，展示衛(wèi)星運轉知識，將衛(wèi)星運轉實物模型與衛(wèi)星運轉科普視頻有機結合，創(chuàng)新性地實現航天衛(wèi)星高科技知識科普化傳播。另外，為了讓觀眾能更方便地了解相關知識內容，本次展覽特別開發(fā)啟用了智能手機導覽客戶端App。觀眾可以在現場通過智能手機掃描二維碼下載客戶端程序，之后在展覽現場掃描對應展品二維碼，便可享受全展語音導覽，了解展項背后的科學知識，感受高科技帶來的非凡觀展體驗。

參考文獻

[1]王士成.衛(wèi)星運行控制系統混合模式架構研究[J].信息系統與網絡，2013，43（3）：21-23.

[2]九天攬月——重慶科技館大型航天科普展[J].課堂內外（初中版），2011（3）：46-47.