衛星運轉控制

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，衛星氣象事業進入快速發展階段，公眾對航天科技興趣越來越濃厚，廣州氣象衛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星科普互動館。本文主要陳述了館內“衛星運轉控制”科普動感設備的創新設計與實現。

關鍵詞 衛星運轉；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，創新是引領航天高科技發展的第一動力，融入航天科技與文化的創新教育更能激發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。廣州氣象衛星地面站衛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星和靜止氣象衛星運行軌跡時，往往讓參觀者不能完全理解，特別是廣大青少年學生，開發一套直觀的衛星運轉演示設備就顯得尤其重要。

1 解決的問題

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

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隔離。應用紅外傳感技術，在觀眾進入展示區域時開啟投影系統，播放衛星知識影像，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域時開啟投影系統。

2.3 效果圖

衛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）衛星運行實物模型：參考同步衛星和極軌衛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星運行視頻；（3）視頻制作：同步衛星和極軌衛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。衛星運行控制系統是控制衛星執行觀測任務，并使整個衛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，完成觀測任務規劃、觀測計劃制定、衛星有效載荷控制、數據接收規劃調度和星地系統工作狀態監視等功能，以充分發揮衛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

我國航天事業創造了輝煌成就，積淀了深厚博大的航天精神，航天衛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展歷程及輝煌成就。經過1年多的試運行，航天衛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“衛星運轉控制”項目以一種直觀的方式，展示衛星運轉知識，將衛星運轉實物模型與衛星運轉科普視頻有機結合，創新性地實現航天衛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.