【🇨🇳风云三号G星具备“自动驾驶”+“快速机动”能力，高精度轨道递推实现在轨频繁自主轨道保持】风云三号G星运行轨道高度407KM，是家族史上“飞得最低”的成员，而且其轨道面与赤道面呈50°夹角，卫星的运行范围在南北纬50°之间。

据803所卫星副总设计师尹海宁介绍，这样的轨道设计，一来是满足卫星主载荷双频降水测量雷达的探测高度需要，另一方面是因为，全球降水主要分布在南北纬60°之间，倾斜轨道可以全面覆盖我国台风降水密集区域，提高观测频次和预报精度。然而，这根特别的轨道也给姿轨控研制团队带来了诸多挑战。

首先低轨运行带来的最大问题就是近地空间中大气阻力的影响，与风云三号家族中运行在830KM高度的极轨卫星相比，虽然G星的轨道高度只降低了一半，但是每天的轨道衰减速度却高出了1000倍。为了满足整星运行期间严格的轨道高度保持要求，将地面飞控人员从大量的轨道调整工作中解放出来，姿轨控研制团队赋予了G星“自动驾驶”技术，利用基于气动阻力的自主轨道递推方法，进行实时高精度、高可靠的轨道递推，从而实现在轨频繁自主轨道保持。

而对于倾斜轨道带来的太阳光照周期性变化问题，姿轨控研制团队同样动足脑筋。“一般性，近地轨道卫星会选择运行于穿越地球南北极的太阳同步轨道，这样卫星可以始终维持同一侧面指向太阳。而G星由于是倾斜轨道，从卫星视角来看，就有了类似于在地球上看太阳‘东升西落’的现象。”尹海宁解释道，“这时，整个光照条件就发生了180°变化，这一变化周期大概为28天。”

为了维持稳定的热环境和单机工作条件，姿轨控系统设计了自主偏航姿态机动模式，可在3分钟内完成“自动掉头”，让卫星始终维持同一侧面向太阳。

风云三号G星搭载了国际首个双频降水测量雷达和短波红外多角度偏振探测仪，以及全新升级的微波成像仪等6套遥感探测仪器，可实现多参数联合协同探测。这些金贵的探测载荷是卫星发挥作用的“利器”，同时也是卫星姿态稳定的“杀器”，它们工作时各自独有的运动方式对卫星平台的高稳定度控制带来了极大挑战。

“特别是主载荷之一微波成像仪，其天线一刻不停地进行圆锥扫描成像，产生的朝地心方向的角动量会使在轨道上运行的卫星收到较大的陀螺力矩，导致卫星不能精准指向地球，影响对地观测。控制所姿轨控主任设计师叶立军介绍，“姿轨控系统要主动进行实时的大角动量补偿，来抵消陀螺力矩的影响。”

同时，研制团队也考虑到，如果载荷突发故障停止运动，那么用于进行力矩补偿的转动惯量反而会成为引发卫星姿态不稳的干扰源。研制团队未雨绸缪，首次在星上设计了基于频域的fft故障诊断策略，可以通过对载荷运动频率的捕捉与判定，主动识别载荷工作状态进行精准防抖，提高了微波成像仪角动量补偿的可靠性与安全性。

同时，姿轨控整体采用了“零动量”控制方案，利用6台反作用飞轮组成六棱锥构型，长期保持稳定三轴对地定向姿态。采用高精度星敏感器和甚高精度陀螺的姿态信息融合算法，实现高精度姿态确定。

除了多数时间的平稳运行外，根据载荷的作业需求，姿轨控还能够做到灵活机动。“比如说，降水雷达需要具备偏航±90°快速机动模式，微波成像仪需要具备俯仰180°快速机动模式，而且应急观测左右侧视范围要求可达22°。”叶立军介绍。因此，姿轨控系统设计了三轴任意角度快速机动及短期姿态偏置模式，全力以赴保障最优观测效果，提高全球降水数值预报精度。