中科院微小卫星创新研究院已具备一年研制15-20颗卫星的能力

2017-11-03

 

悟空打开了人类认知宇宙的新窗口、墨子号在太空验证玻尔不等式、伴飞卫星为天宫二号和神舟十一号拍下太空合影、碳卫星为全球提供二氧化碳监测数据……今年,这些中国科学事件令世界动容。

 

你可知,在太空中支撑它们完成科学任务的卫星平台,都来自同一个科研机构——中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称创新研究院)。这个团队不过600人,平均年龄仅31岁,却只经过短短十几年发展,就拥有了一年研制15-20颗卫星的能力,在中国卫星发展历史上创造出了30多个"第一",成为我国航天领域广泛认可的微小卫星总体单位。

 

创新研究院副院长、北斗导航卫星总设计师林宝军说,这背后的秘诀无他,唯有创新!

 

理念创新:把不可能变成可能

 

走进创新研究院大堂,深蓝色的墙面立刻让人有遨游太空的感觉——19颗卫星正在不同高度的轨道上,围绕地球飞行。"每当我们研制的卫星上天,这墙上就会添上它的'肖像'。"林宝军说,最新发射的三颗卫星尚未上墙,迄今创新研究院总共已有22颗卫星成功上天。

 

2003年,当创新研究院的前身——上海微小卫星工程中心刚成立时,谁也没想到会有今天。这真正让人体会到了创新迸发出的力量。

 

在航天领域有一条不成文的规定,航天器上所使用的新技术一般不超过30%。可新一代北斗导航卫星首发星所采用的新技术,却超过70%。由于采用了全新的设计理念,将整星的重量下降了2/3,节省了大量系统空间。在新理念的指引下,我国首颗暗物质卫星悟空的载荷与卫星平台的重量比达到了3.2:1。暗物质卫星总设计师、副总指挥李华旺说,这个数字已经是国际领先水平,同时为国家节省了大量经费。

 

大胆创新总在争议中前行,但创新的自信也来自于大量脚踏实地、一丝不苟的实践。在为墨子号设计卫星平台时,跟瞄精度成了最大的技术难点之一。3.5微弧度,相当于在万米高空的飞机上,将旋转的一元硬币,正好投中在地面上普通大小储蓄罐的投币缝中。可团队不仅创新出了二次对准的星载平台,还挖掘每一个环节中的潜力,最后实现了2.5微弧度的精度。

 

观念创新:从跟跑变领跑

 

从本世纪初,世界卫星发展就出现小型化趋势。重量1吨以下的小卫星,几百、几十公斤的微纳卫星,甚至只有一个餐巾纸盒大小的立方星,要达成"小身材,大本领"的目的,大量原先的设计、试验规范都无法套用现成方案。林宝军说,这正是中国卫星发展,从跟跑变领跑的大好机遇。

 

"连美国也做不出来,你们怎么可能做成?"林宝军说,这句曾经经常出现在技术方案讨论会上的话,如今应该永久进入历史。碳卫星就在卫星姿态上成功进行了突破。

 

从来,卫星在太空中飞行最怕身姿不稳,生怕一个翻身就难以回复。可碳卫星由于需要一会儿对着太阳、月亮,一会儿跟踪地面目标,还要满足一定的光线入射方向约束,它必须在太空中跳"华尔兹"。碳卫星项目副总设计师张永合说:"我们愿意接受挑战,突破传统。"一般卫星的研发周期是四年,可碳卫星做了六年。这个过程中,研发团队不断与科学家沟通,优化方案。

 

在10月24日的地球观测组织(GEO)第14届全会"中国日"活动上,中国宣布中国的碳卫星数据产品将对全球用户免费开放。这不仅将为我国在国际气候谈判中赢得话语权,更为我国展现负责任的大国形象,提供了技术支撑。

 

从跟跑到领跑,与科学家携手,打造空间科学的星际平台,在成功托举起了悟空、墨子号之后,创新研究院后续还有一系列科学卫星正在研制中,比如观测伽玛暴的中法天文卫星SVOM、为太阳风和地球磁层拍照的SMILE卫星等。

 

技术管理创新:更快更强更经济

 

谁说创新就意味着质量不稳定?在林宝军看来,通过技术和管理创新,完全可以使卫星的性能达到世界领先,而且可以大大缩短研发周期、降低研发成本。

 

他说,研究院研制的微小卫星大多数在轨时间都远超设计寿命;墨子号采取了新的设计,完成既定科学任务后,还可以随时接受地面指令,开展新的科学实验,这在以前是不可想象的。

 

微纳卫星研究所副所长、天宫二号伴星主任设计师曹金说,随着成本降低,未来卫星的集成度更高,随着数量增加,还将可能实现网络化分布,"就像今天每人都有自己的微信一样,未来或许每人都可能有一颗自己的卫星。"去年,创新研究院成立了新技术中心,从事天马行空的未来卫星技术研究。

 

林宝军说,今后还希望引进市场机制,让创新带来的技术发展,产生更多福泽。


来源:文汇 责任编辑:李伶