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        1. 【中國科學報】他們“眾籌”一顆衛星

          文章來源:微小衛星創新研究院  |  發布時間:2024-03-20  |  【打印】 【關閉

            

          衛星創新院空間新技術試驗衛星研制團隊。衛星創新院供圖

          2022年5月,中國科學院微小衛星創新研究院(以下簡稱衛星創新院)空間新技術試驗衛星研制團隊的17名隊員,在連續顛簸數十小時后終于從大巴車上下來,每個人的腿都腫得不行。但大家沒休息,馬上開始在酒泉的工作,為“創新X”系列科學試驗衛星的首發星——空間新技術試驗衛星發射做準備。2022年7月27日,衛星被“力箭一號”運載火箭順利送入太空。

          如今距離發射已過去一年多,這顆外形酷似蜻蜓的衛星在持續產出科學數據?;貞浶l星研制的點滴,大家印象最深的是齊心攻關的昂揚狀態。

          今年初,得知被評為2023年中國科學院年度團隊后,團隊成員表示,這個榮譽不僅屬于空間新技術試驗衛星研制團隊,更屬于參與這個項目的所有單位。大家仍在努力,希望通過進一步降低平臺成本和發射成本,讓科學家有更多申請太空實驗的機會,促進我國基礎研究發展。

          “新”衛星和“新”團隊

          2021年初,中國科學院“力箭一號”運載火箭首飛工程立項,基于“共擔風險、科學優先”的原則,空間新技術試驗衛星獲得了一個被搭載上天的機會。

          衛星創新院科學衛星總體研究所所長、工程副總師張永合介紹,“創新X”意味著創新交叉、創新無極限,從項目遴選、構型設計到人員配置,創新體現在每一個環節。這是一種全新的“眾籌”模式,由各參與方自主投入,多個不同類型的載荷“湊”在一顆衛星上進入太空,以獲得太空科學實驗和技術驗證的機會。

          空間新技術試驗衛星很快立項,收到了上百份申請,經過認真篩選,確定將有19套載荷搭載于這顆衛星上天?!拔覀冨噙x的新載荷、新技術產品,大部分都是在航天領域就差‘臨門一腳’的基礎研究和新技術?!睆堄篮辖榻B。

          由衛星創新院研究員張曉峰擔任總師的衛星研制團隊隨之組建,團隊骨干力量多是“85后”“90后”,人數最多的時候也不到20人,其中有一半成員是第一次獨立承擔項目。

          為了確保項目順利推進,團隊采用“雙責任制”,每個分系統由一位有經驗的“師父”擔任主任設計師,負責技術和質量的把關,再由年輕的“徒弟”主導方案設計和項目推進。

          劉瑞和李天童是非常有代表性的一個組合,兩人同屬于結構分系統,分別擔任主任設計師和主管設計師。劉瑞將這項工作形容為“命題作文”,面臨的最大挑戰是如何將所有載荷都擺放在1立方米的空間里。

          兩人在一個月的時間里,反復嘗試和調整,設計了上百個放置載荷的版本。設計過程中,有一臺全鋁自由曲面相機,始終找不到合適的位置。有一天他們突發奇想,把相機通過支架掛在了衛星的側面,發現能夠很好地解決散熱面的問題,同時把寶貴的頂部空間釋放出來。

          就是在這樣的靈感加持和不斷嘗試下,項目穩步推進,團隊中的年輕人也和這顆“新”星一起快速成長。

          當時受疫情影響,很多載荷單位無法現場開展試驗工作,總體主任設計師畢幸子和兩位隊員一起,完成了幾乎所有載荷的測試;合作團隊進不了現場,基于裝配說明書和遠程指導,李天童完成了帆板的安裝;被封控在家的熱控主任設計師劉鎏隨時在線,保障包括這顆衛星在內的多個任務的遠程測試……項目結束時,團隊里的“90后”們,都已成長為可以獨當一面的多面手。

          把5年壓縮到一年半

          空間新技術試驗衛星的重量為620公斤,研制這種體量的衛星一般需要3到5年的時間。然而,“力箭一號”運載火箭原計劃于2021年底發射,這意味著從項目立項到發射,團隊只有不到1年時間,最后也僅放寬了半年。

          這是一個由衛星創新院自籌經費的項目,時間緊、任務重、經費緊張、人員有限。為了節省時間以及降低成本,張永合一開始就定下了“一步正樣”的計劃,即從設計、生產測試、試驗,到最后飛上太空的,都是同一顆衛星。此外,團隊進行了很多大膽的嘗試:把原來型號剩下的鑒定件進行評估后再利用、復制已有的設計方案和接口、借用其他團隊的星載計算機提前做測試和準備……

          衛星研制團隊還需要協調所有載荷單位的進度。每一個載荷至少對應著一家單位,而其中很多都是航天領域的“新兵”。為了同載荷單位保持密切溝通,團隊提前制定了相關規范、驗證要求并作了格式約定,下發給各單位,同時開展了多次線上輔導,幫助解決相關工程問題。

          與此同時,載荷的數量也在反復變動,有新的載荷想要加入,也有已入選的載荷因為進度跟不上而不得不中途退出。為此,團隊有針對性地對衛星進行了設計:提供豐富的接口,以滿足不同載荷的需求;設置完善的故障隔離,確保個別載荷的故障不會影響整體。

          在這些創新方法的加持下,衛星按時交付?!拔覀儎撛炝撕芏喾椒?,按照航天的方式制定計劃流程,每一步都很清楚?!睆堄篮险f。

          乘坐大巴車跨越3000公里

          2022年1月31日,春節前的最后一天,團隊順利完成了熱實驗的最后一個測試,成員們得以在春節期間稍事休息。

          4月底,衛星具備出廠條件,但將衛星順利運往酒泉是個問題。在上海疫情防控的特殊背景下,衛星的發射試驗隊員進入基地需提前完成14天的隔離。為保障衛星運到發射場后有人接應,團隊決定采取人星分離、三線保障的措施,將人員分為“接衛星”“送衛星”“運衛星”三批,通過公路運輸前往酒泉。

          最終,歷時74小時、經過17次檢查、跨越3000公里,衛星終于從上海被順利運送至酒泉衛星發射中心。而由張曉峰帶隊的17名隊員,乘坐大巴車前往,吃住都在車上?!耙婚_始的通知是中途不能停車,需要大家備上紙尿褲。我還擔心會有隊員不愿意去,結果點到的人都立馬答應了?!睆垥苑甯嬖V《中國科學報》。

          在發射場,團隊創下了停留時間最長、留下人數最少的紀錄。由于火箭發射推遲到7月底,團隊在酒泉停留了3個月。發射場的人來來走走,最后只剩下7個,分別負責4個不同的陣地,畢幸子更是單獨負責一個陣地的觀測。

          一級點火、二級點火、三級點火,衛星釋放,帆板展開……7個人緊繃的神經終于放松下來,衛星任務正式開啟。而團隊成員沒有時間慶祝,有的要做衛星飛控工作,有的要為另一顆衛星發射做準備,大家隨即各自奔赴下一個任務現場。

          期待開創科學研究新范式

          “全球首張寬視場X射線聚焦成像天圖”“我國首幅太陽過渡區圖像”“國際迄今最亮伽馬暴”……空間新技術試驗衛星發射后,好消息不斷,目前已有44項空間新技術完成在軌驗證,部分技術產品已實現推廣應用。衛星為這些新發現提供了很好的技術支撐。

          與這些亮眼成果相比,最令張曉峰印象深刻的是最后一次裝星時,把一條電纜裝短了。此時衛星即將出廠,已經來不及拆星重裝,最終決定臨時加做一條電纜。

          當晚,張曉峰把所有的設計師召集起來,讓每個人思考有無遺漏的地方?!拔耶敃r說,這雖然是自籌項目,但它同樣承載了許多科學家的期許,我們要把它當成國家的大任務去對待?!?/span>

          團隊中的每個人也都是這么想的,十分珍惜這次機會,也在期待這顆“新”星開創的模式成為一種科學研究新范式。

          衛星發射一周年時,張永合與“力箭一號”運載火箭總設計師楊毅強共同發布了“創新X”科學航班計劃。該計劃將面向全球征集有在軌驗證需求的新載荷、新產品,利用“力箭一號”運載火箭,每年搭載4顆50公斤級科學微納星、2顆100公斤級科學微小衛星、1顆600公斤級科學試驗衛星發射升空。

          科學航班計劃的第二顆星——CATCH科學微小衛星將于今年6月發射,不足50公斤的衛星搭載了4個載荷,即將開展新一輪太空試驗。

          “我們在繼續優化衛星平臺設計的同時,也在了解科學家們的需求?!睆堄篮辖榻B,“我們的實踐表明,這種模式走得通。隨著后續成本的進一步降低,我們將幫助越來越多的科學家開展基礎研究?!?/span>

          (原載于《中國科學報》?2024-02-28?第1版?要聞)

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