中国航天25年突破：揭秘“太空方向盘”2.0技术升级

对航天器而言，姿轨控系统就像是“太空中的方向盘”，在整个飞行过程中扮演着至关重要的角色。

今年6月14日，我国成功将张衡一号02星送入太空，这也是最后一颗采用CAST2000平台姿轨控系统1.0版本的卫星，目前正在轨稳定运行。

至此，CAST2000平台姿轨控系统的“1.0时代”画上圆满句号，正式全面迈入更先进的“2.0时代”！

委内瑞拉遥感卫星二号示意图

CAST2000平台姿轨控系统自2000年启动研制，经过多次技术迭代与创新，已成功支撑我国30多颗卫星完成太空探索任务。

这些卫星不仅包括高分辨率对地观测卫星、海洋水色观测卫星等重要型号，还涵盖了张衡一号、委内瑞拉遥感卫星一号和二号等国际业务卫星，为我国小卫星技术的跨越式发展打下坚实基础。

回顾历史，1995年我国小卫星控制系统普遍面临精度不高、稳定性不足的难题，成为制约性能的主要瓶颈。

面对这一挑战，航天科技集团五院502所历时五年，提出CAST2000平台姿轨控系统的初步构想，旨在为小卫星打造一套具备“智慧大脑＋精准四肢”的高效控制系统。

2000年，该系统研制工作正式启动。

2004年，作为CAST2000平台的首发星——试验卫星二号成功发射。

该卫星的姿轨控系统首次采用“星敏感器＋陀螺”组合方案。星敏感器通过识别恒星精准确定方位，陀螺实时感知姿态变化，使卫星定姿精度达到前所未有的水平。

在控制策略上，卫星采用“整星零动量＋三轴轮控”方式，通过三个方向的动量轮实时调整姿态，控制稳定度相比上一代提升了一个数量级。

为确保卫星能够更精准地调整轨道与姿态，实现长期稳定运行，研制团队还为其配备了高性能的单组元推进系统。

2009年，系统的“智慧大脑”——控制计算机升级了更快的处理器，运算能力整体提升30%。

2011年，小卫星平台首次采用长寿命二浮陀螺，将设计寿命从3年延长至5年。

2013年4月发射的高分一号，作为国家高分辨率对地观测系统重大专项的首发星，至今仍在轨稳定运行，充分验证了我国在高精度姿态控制等多项关键技术上的成熟能力。

张衡一号卫星示意图

CAST2000平台姿轨控系统2.0版本实现了“脱胎换骨”的升级：

采用模块化设计，系统组装更加灵活便捷，可快速适应多种任务需求；

核心产品成功减重40%，显著提升了发射效率；

运算处理能力增强至原来的3倍，支持更复杂控制算法，姿态测量与控制更加精准高效。

自2024年3月10日天绘六号A/B星成功入轨以来，基于CAST2000平台姿轨控系统2.0版本研制的卫星已有9颗顺利在轨运行，广泛应用于国土资源普查、电磁环境探测、地理信息测绘等重要领域。