OHBSystems公司正在制造一款地表監(jiān)測的全新超譜衛(wèi)星EnMAP。該衛(wèi)星中含5面反光鏡、6個棱鏡和三個攝像頭以及電子組件，且正在被準(zhǔn)確地安裝在狹小空間中，部件之間的空間通常僅十分之一毫米。安裝期間，必須杜絕這些部件接觸，否則可能損壞這些敏感的部件。海德漢LIP581直線光柵尺和POSITIP880數(shù)顯裝置為其立下奇功。

正如“星際迷航”電影片頭中所說：“太空，最后的疆域。”O(jiān)HB的EnMAP衛(wèi)星項目經(jīng)理GavinStaton和責(zé)任工程師DaveMussett當(dāng)然希望他們在衛(wèi)星中能有更多的空間，盡管“外太空浩瀚無垠，但制造衛(wèi)星時，我們實在無法獲得寬敞的空間。不僅如此，我們的任務(wù)是最大限度地減少空間和重量?！币虼?，我們必須巧妙地利用安裝空間中的每一個立方毫米，以最大限度地減少衛(wèi)星的質(zhì)量和尺寸，確保衛(wèi)星在太空中和在陸地軌道上飛行。制造過程中，還必須保持極高的穩(wěn)定性，這是該項目的難點，例如EnMAP衛(wèi)星內(nèi)迷宮般的布局。

桿、撐桿和敲擊—組裝中的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

OHBSystems正在德國慕尼黑以西的Wessling工廠制造EnMAP衛(wèi)星。A96高速公路上的大多數(shù)開車人在駛過不起眼的辦公樓前時都無法想象該樓內(nèi)的高科技程度。該辦公樓的外表面絲毫看不出這里是歐洲最大的ISO5級超凈車間，這里正在組裝EnMAP衛(wèi)星。更準(zhǔn)確地說，在這里組裝部分而不是整個衛(wèi)星，最初只組裝該項目的核心組件-光學(xué)設(shè)備。

核心組件位于其外殼內(nèi)，其底板由鋁塊銑削加工制成。其底座、外壁和內(nèi)撐桿組成高剛性的單元，在該單位內(nèi)安裝復(fù)雜的光電設(shè)備的所有其它部件并進行連線。安裝第一件時，盡管空間較大，但只能從一個方向接近該位置，也需要極高的精度。較大傾角的撐桿嚴(yán)重限制運動的自由度。

每增加一個部件，工作區(qū)中的空間就減少一些，直到可運動的范圍減少到只有幾個百分之一毫米。不僅光學(xué)組件—反光鏡、棱鏡和攝像頭—不允許相互磕碰，外殼、工具也不允許任何接觸，因為這些表面都非常敏感。即使輕微的劃傷也影響光學(xué)系統(tǒng)成像，甚至可能導(dǎo)致無法使用。“無法使入射光正確地衍射，無法準(zhǔn)確聚焦，反光鏡無法正確地為攝像頭導(dǎo)光。也就是說攝像頭無法接收完整光照和光譜，嚴(yán)重時可能無任何光線到達攝像頭。這將造成圖像變形或不可用，甚至完全沒有圖像—這意味著EnMAP整個任務(wù)的失敗，”GavinStaton介紹光學(xué)組件無差錯安裝的重要性時說。

微米級高精度組裝的安裝工具

意大利Airworks公司為OHB工程師伸出援助之手，為OHB提供一種特殊的安裝工具IOU-PIT（光學(xué)儀器高精度安裝工具）。在超凈車間剛開始看到這款高性能的儀器時，引人注意的是吊車起吊的重物，而不是這款安裝工具，這是高精度定位非常細小和輕質(zhì)部件的安裝工具，部件重量不超過20kg。IOU-PIT體積相當(dāng)龐大，其尺寸達3040mmx2510mmx2300mm和重量達2.5噸。難以制造的原因是IOU-PIT的要求十分嚴(yán)格，也就是說在超凈車間安裝和使用需要極高的精度。一方面需要極高的機械剛性，另一方面不允許使用超凈車間禁止使用的許多材質(zhì)。

IOU-PIT由位于意大利Monfalcone的Airworks公司工程師開發(fā)和制造。Airworks是一個獨立的開發(fā)機構(gòu)，他們開發(fā)先進的高科技項目，包括航空航天項目，StefanoPicinich負責(zé)IOU-PIT設(shè)備?！皩嶋H上，關(guān)于IOU-PIT的主要機械系統(tǒng)的設(shè)計，我們接觸了多家定位系統(tǒng)的高端供應(yīng)商。不幸的是，項目要求太高，快速打消了他們對項目的興趣。最后，我們無法找到一個有勇氣將我們的設(shè)備轉(zhuǎn)換成實際工具的合作伙伴，”Picinich伴有苦笑地回憶開發(fā)過程時說。“因此，我們自己進行制造，幸運的是我們找到了測量技術(shù)合作伙伴海德漢公司，海德漢像我們一樣沒有畏懼高精度的要求?！?/p>

海德漢直線光柵尺和數(shù)顯裝置—準(zhǔn)確地確定工具的頂端

海德漢增量式敞開直線光柵尺LIP581以要求的高分辨率計算IOU-PIT各軸的位置值。該光柵尺提供位置值，在5mm間距范圍上其基線誤差小于0.175μm和細分誤差僅±12nm。而海德漢POSITIP880數(shù)顯裝置顯示位置值。

IOU-PIT以兩個階段移動EnMAP衛(wèi)星的部件：由電機驅(qū)動的三個基本軸預(yù)定位部件，運動速度無影響?？蛇x兩種運動速度：1mm/s和0.1mm/s，或形象地說用蝸牛般速度和十分之一的蝸牛般速度。IOU-PIT的最大行程較大，達1250mmx1125mmx650mm，500mm行程上的最大位置誤差僅50μm。

在到安裝位置的最后幾毫米和幾微米位置時，以及在衛(wèi)星狹小工作區(qū)內(nèi)進行運動時，由OHB的技術(shù)員借助安裝工具完全由手動方式操作。一微米、一微米地移動部件，穿過迷宮中已安裝的撐桿、部件和電纜直到達到最終位置?！斑@期間，我們必須緊緊盯住要安裝的部件和數(shù)顯裝置，”DaveMussett介紹這項精細的手動操作時說?！敖Y(jié)果是我們設(shè)立了兩道保險—首先我們自己目視觀察物體，其次用顯示清晰的POSITIP880顯示屏非常準(zhǔn)確地顯示位置值?！卑惭b過程每天都由OHBSystems公司進行確認，他們信賴Airworks的IOU-PIT安裝工具。到目前位置，全部部件都已準(zhǔn)確地安裝到位，而且毫發(fā)未損—這要歸功于海德漢的直線光柵尺和數(shù)顯裝置。

EnMAP項目

EnMAP（環(huán)境遙感和分析計劃）是德國地表監(jiān)測的超譜衛(wèi)星項目。成像光譜儀測量由地表反射的太陽光輻射，光譜范圍從可見光到短波紅外線，以精確地描述地表狀況及其變化。這樣可以反映全球范圍的環(huán)境、農(nóng)業(yè)、土地利用、水資源管理和地質(zhì)方面的最新變化。

EnMAP衛(wèi)星攜帶的成像光譜儀可以用250個窄帶的連續(xù)光譜繪制地表圖。因此，EnMAP衛(wèi)星提供有關(guān)植被、土地利用、巖石面和水資源的量化和診斷信息。這些信息也提供巖石的礦物成份、空氣污染對植被壽命的影響以及土壤污染的程度。

該衛(wèi)星在650公里的軌道上記錄地表掃描的數(shù)據(jù)，掃描分辨率為30x30米。該衛(wèi)星可沿垂直于飛行方向進行不超過±30度的傾斜，在同一個地點進行4天的比較性觀測，為此EnMAP非常適用于記錄空間-時間變化，例如植被的侵害過程或周期。光譜地表觀測提供大量信息，大量不同的自然環(huán)境如何形成生態(tài)系統(tǒng)以及如何擴散—例如受人影響的海岸帶和人文景觀以及草原、沙漠和森林區(qū)。

EnMAP項目由位于波茨坦的德國地學(xué)研究中心（GFZ）負責(zé)科學(xué)指導(dǎo)，DLR宇航中心負責(zé)該項目的整體管理。OHBSystems公司是整個項目的主要承包商，開發(fā)專用的超譜遙感衛(wèi)星，包括儀器和飛行器總線。位于德國奧伯法芬霍芬的DLR負責(zé)建立和設(shè)立地面設(shè)施。衛(wèi)星的操作和數(shù)據(jù)接收由德國太空控制中心（GSOC）及德國遙感數(shù)據(jù)中心（DFD）和遙感技術(shù)研究院（IMF）共同執(zhí)行。

已為OHBSystems公司完成的工作，該公司是EnMAP的主承包商，也是與DLR簽訂合同的合同方，資金來自德國聯(lián)邦經(jīng)濟事物和能源部，該項目參考號為50EP0801。

由Airworks開發(fā)和制造的IOU-PIT安裝工具位于OHBSystems公司ISO5級超凈車間中的數(shù)噸重量的大理石平臺上，該超凈車間為歐洲最大，IOU-PIT安裝工具采用海德漢LIP581直線光柵尺。

高精度的要求和在超凈車間中的應(yīng)用是IOU-PIT安裝工具難以制造和使用海德漢光柵尺的決定性原因。

在衛(wèi)星中安裝光學(xué)系統(tǒng)需要超凈和觸敏的環(huán)境。

從該俯視圖可見衛(wèi)星殼內(nèi)狹小的工作區(qū)和定位安裝工具需要的高精度。