作者:江庆龄 来源: 中国科学报 发布时间:2024/2/28 8:54:07
选择字号:
他们“众筹”一颗卫星

 

卫星创新院空间新技术试验卫星研制团队。卫星创新院供图

■本报见习记者 江庆龄

2022年5月,中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称卫星创新院)空间新技术试验卫星研制团队的17名队员,在连续颠簸数十小时后终于从大巴车上下来,每个人的腿都肿得不行。但大家没休息,马上开始在酒泉的工作,为“创新X”系列科学试验卫星的首发星——空间新技术试验卫星发射做准备。2022年7月27日,卫星被“力箭一号”运载火箭顺利送入太空。

如今距离发射已过去一年多,这颗外形酷似蜻蜓的卫星在持续产出科学数据。回忆卫星研制的点滴,大家印象最深的是齐心攻关的昂扬状态。

今年初,得知被评为2023年中国科学院年度团队后,团队成员表示,这个荣誉不仅属于空间新技术试验卫星研制团队,更属于参与这个项目的所有单位。大家仍在努力,希望通过进一步降低平台成本和发射成本,让科学家有更多申请太空实验的机会,促进我国基础研究发展。

“新”卫星和“新”团队

2021年初,中国科学院“力箭一号”运载火箭首飞工程立项,基于“共担风险、科学优先”的原则,空间新技术试验卫星获得了一个被搭载上天的机会。

卫星创新院科学卫星总体研究所所长、工程副总师张永合介绍,“创新X”意味着创新交叉、创新无极限,从项目遴选、构型设计到人员配置,创新体现在每一个环节。这是一种全新的“众筹”模式,由各参与方自主投入,多个不同类型的载荷“凑”在一颗卫星上进入太空,以获得太空科学实验和技术验证的机会。

空间新技术试验卫星很快立项,收到了上百份申请,经过认真筛选,确定将有19套载荷搭载于这颗卫星上天。“我们遴选的新载荷、新技术产品,大部分都是在航天领域就差‘临门一脚’的基础研究和新技术。”张永合介绍。

由卫星创新院研究员张晓峰担任总师的卫星研制团队随之组建,团队骨干力量多是“85后”“90后”,人数最多的时候也不到20人,其中有一半成员是第一次独立承担项目。

为了确保项目顺利推进,团队采用“双责任制”,每个分系统由一位有经验的“师父”担任主任设计师,负责技术和质量的把关,再由年轻的“徒弟”主导方案设计和项目推进。

刘瑞和李天童是非常有代表性的一个组合,两人同属于结构分系统,分别担任主任设计师和主管设计师。刘瑞将这项工作形容为“命题作文”,面临的最大挑战是如何将所有载荷都摆放在1立方米的空间里。

两人在一个月的时间里,反复尝试和调整,设计了上百个放置载荷的版本。设计过程中,有一台全铝自由曲面相机,始终找不到合适的位置。有一天他们突发奇想,把相机通过支架挂在了卫星的侧面,发现能够很好地解决散热面的问题,同时把宝贵的顶部空间释放出来。

就是在这样的灵感加持和不断尝试下,项目稳步推进,团队中的年轻人也和这颗“新”星一起快速成长。

当时受疫情影响,很多载荷单位无法现场开展试验工作,总体主任设计师毕幸子和两位队员一起,完成了几乎所有载荷的测试;合作团队进不了现场,基于装配说明书和远程指导,李天童完成了帆板的安装;被封控在家的热控主任设计师刘鎏随时在线,保障包括这颗卫星在内的多个任务的远程测试……项目结束时,团队里的“90后”们,都已成长为可以独当一面的多面手。

把5年压缩到一年半

空间新技术试验卫星的重量为620公斤,研制这种体量的卫星一般需要3到5年的时间。然而,“力箭一号”运载火箭原计划于2021年底发射,这意味着从项目立项到发射,团队只有不到1年时间,最后也仅放宽了半年。

这是一个由卫星创新院自筹经费的项目,时间紧、任务重、经费紧张、人员有限。为了节省时间以及降低成本,张永合一开始就定下了“一步正样”的计划,即从设计、生产测试、试验,到最后飞上太空的,都是同一颗卫星。此外,团队进行了很多大胆的尝试:把原来型号剩下的鉴定件进行评估后再利用、复制已有的设计方案和接口、借用其他团队的星载计算机提前做测试和准备……

卫星研制团队还需要协调所有载荷单位的进度。每一个载荷至少对应着一家单位,而其中很多都是航天领域的“新兵”。为了同载荷单位保持密切沟通,团队提前制定了相关规范、验证要求并作了格式约定,下发给各单位,同时开展了多次线上辅导,帮助解决相关工程问题。

与此同时,载荷的数量也在反复变动,有新的载荷想要加入,也有已入选的载荷因为进度跟不上而不得不中途退出。为此,团队有针对性地对卫星进行了设计:提供丰富的接口,以满足不同载荷的需求;设置完善的故障隔离,确保个别载荷的故障不会影响整体。

在这些创新方法的加持下,卫星按时交付。“我们创造了很多方法,按照航天的方式制定计划流程,每一步都很清楚。”张永合说。

乘坐大巴车跨越3000公里

2022年1月31日,春节前的最后一天,团队顺利完成了热实验的最后一个测试,成员们得以在春节期间稍事休息。

4月底,卫星具备出厂条件,但将卫星顺利运往酒泉是个问题。在上海疫情防控的特殊背景下,卫星的发射试验队员进入基地需提前完成14天的隔离。为保障卫星运到发射场后有人接应,团队决定采取人星分离、三线保障的措施,将人员分为“接卫星”“送卫星”“运卫星”三批,通过公路运输前往酒泉。

最终,历时74小时、经过17次检查、跨越3000公里,卫星终于从上海被顺利运送至酒泉卫星发射中心。而由张晓峰带队的17名队员,乘坐大巴车前往,吃住都在车上。“一开始的通知是中途不能停车,需要大家备上纸尿裤。我还担心会有队员不愿意去,结果点到的人都立马答应了。”张晓峰告诉《中国科学报》。

在发射场,团队创下了停留时间最长、留下人数最少的纪录。由于火箭发射推迟到7月底,团队在酒泉停留了3个月。发射场的人来来走走,最后只剩下7个,分别负责4个不同的阵地,毕幸子更是单独负责一个阵地的观测。

一级点火、二级点火、三级点火,卫星释放,帆板展开……7个人紧绷的神经终于放松下来,卫星任务正式开启。而团队成员没有时间庆祝,有的要做卫星飞控工作,有的要为另一颗卫星发射做准备,大家随即各自奔赴下一个任务现场。

期待开创科学研究新范式

“全球首张宽视场X射线聚焦成像天图”“我国首幅太阳过渡区图像”“国际迄今最亮伽马暴”……空间新技术试验卫星发射后,好消息不断,目前已有44项空间新技术完成在轨验证,部分技术产品已实现推广应用。卫星为这些新发现提供了很好的技术支撑。

与这些亮眼成果相比,最令张晓峰印象深刻的是最后一次装星时,把一条电缆装短了。此时卫星即将出厂,已经来不及拆星重装,最终决定临时加做一条电缆。

当晚,张晓峰把所有的设计师召集起来,让每个人思考有无遗漏的地方。“我当时说,这虽然是自筹项目,但它同样承载了许多科学家的期许,我们要把它当成国家的大任务去对待。”

团队中的每个人也都是这么想的,十分珍惜这次机会,也在期待这颗“新”星开创的模式成为一种科学研究新范式。

卫星发射一周年时,张永合与“力箭一号”运载火箭总设计师杨毅强共同发布了“创新X”科学航班计划。该计划将面向全球征集有在轨验证需求的新载荷、新产品,利用“力箭一号”运载火箭,每年搭载4颗50公斤级科学微纳星、2颗100公斤级科学微小卫星、1颗600公斤级科学试验卫星发射升空。

科学航班计划的第二颗星——CATCH科学微小卫星将于今年6月发射,不足50公斤的卫星搭载了4个载荷,即将开展新一轮太空试验。

“我们在继续优化卫星平台设计的同时,也在了解科学家们的需求。”张永合介绍,“我们的实践表明,这种模式走得通。随着后续成本的进一步降低,我们将帮助越来越多的科学家开展基础研究。”

《中国科学报》 (2024-02-28 第1版 要闻)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
银河系发现巨大黑洞 史上最亮伽马射线暴来自一颗坍缩的恒星
中国天眼揭秘宇宙“随机烟花” 导师:年年审毕业论文,总有这些问题!
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文