潘 腾， 缪远明， 顾荃莹， 张 龙

北京空间飞行器总体设计部， 北京 100094

0 引 言

空间天文观测起源于空间X射线探测，直到现在，X射线探测依然是空间天文观测的前沿和热点[1].典型的X射线探测卫星包括：德国、美国、英国共同研制的伦琴X射线天文卫星(ROSAT)[2]、美国的钱德拉(Chandra)X射线天文台[3]、欧洲的牛顿多镜面X射线观测卫星(X-ray multi-mirror Newton，XMM-Newton)[4]、美国的核光谱天文台阵列(nuclear spectroscopic telescope array，NuSTAR)、日本的朱雀卫星(Suzaku)以及我国的硬X射线调制望远镜卫星(hard X-Ray modulation telescope，HXMT)等.

X射线天文观测卫星存在较多的观测需求与约束，一般包括全天球扫描观测、定点观测、小天区深度扫描观测、源定位与对准、多目标频繁切换观测和机遇目标快速切换等需求，以及轨道、热控、测控数传以及其他平台约束.世界已发射的26颗X射线探测卫星中，尚无将全天球扫描、定点观测、小天区深度扫描三种观测模式结合的案例.

本文对X射线天文卫星天文观测的需求进行了分析，提炼了观测任务的需求和约束，设计了集巡天观测、定点观测与小天区扫描观测于一体的观测模式，提出了在轨自主多目标切换控制策略，解决了一颗卫星同时实现全天扫描、银道面深度扫描、重要惯性区域扫描、重要及机遇目标定深度观测以及伽马暴全天监测的多种观测需求的难题.

1 X射线天文卫星观测任务需求分析

1.1 观测模式需求

X射线天文卫星的科学目标通常包括发现黑洞、中子星等高能未知天体、天文现象(统称源)等等，由于宇宙的各向同性，对于待发现的源没……