作者:陈彬 来源: 中国科学报 发布时间:2023-5-23
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大连理工大学:发一颗卫星,■一条“路”

 

■本报记者 陈彬

近半年来,几乎每隔几天,大连理工大学(以下简称大工)航空航天学院教授于晓洲就要跑一趟北京。

5月10日,由该校航空航天学院微纳卫星与电推进团队研制的大连1号-连理卫星(以下简称大连1号)搭载天舟六号货运飞船,由长征七号遥七运载火箭成功发射入轨。

就在这几天,距离地球几百公里外的太空,大连1号组合体已经开始发回数据。作为卫星总指挥,于晓洲前往北京的目的就是与相关单位一同确保卫星系统的运行状态正常。

“大连1号不仅是大工发射的第一颗卫星,也是辽宁省发射的第一颗卫星,我们希望能最大限度发挥它的价值。”接受《中国科学报》采访时,于晓洲这样说。

“不能在时间上领先,技术上就做到最好”

对于晓洲来说,卫星发射并不陌生。在其他高校工作时,他已经主持发射过多颗卫星。即便如此,当2019年接到时任大工校长郭东明和大工航空航天学院院长夏广庆的邀请,来到大工参与大连1号的研发时,他的心情依然很激动。

“因为和我以前研制的卫星相比,大连1号将会采用更多新技术,对我个人来说,这是一次机遇与挑战。”他说。

作为卫星总设计师,夏广庆告诉《中国科学报》,大连1号使用了一台高分辨率多光谱相机。“作为一颗20公斤级的微纳卫星(一般指质量在1~100公斤之间的卫星),大连1号可以在轨全色谱段实现亚米级分辨率,并用于对地观测。这在国际上都是不多见的。”

此外,与传统卫星姿态与轨道控制动力系统采用的推进剂不同,这颗卫星使用的新型推进系统既可以大幅提升卫星在轨快速机动能力,还具有无毒、能量高、功耗低、可预包装等特点。

于晓洲介绍说,以往由于缺少适用于微纳卫星的国产操作系统,制约了我国微纳卫星的发展。2021年,国内多家航天研制单位联合开发了一系列基于OpenHarmony的高性能微纳卫星单机。如今,OpenHarmony经过二次开发,构建出适用于航天的国产实时操作系统。大连1号便首次采用了国产芯片运行OpenHarmony操作系统,大幅提高了卫星的可靠性与实时性。

让于晓洲激动的另外一个原因,是此举可以为大工人圆一个属于他们自己的“航天梦”。

据夏广庆介绍,在启动大连1号的研制工作之前,大工从来没有进行过卫星整体研发方面的探索。做了几十年卫星动力系统研究的夏广庆,面对近些年国外以SpaceX为代表的科技力量对于卫星动力系统的巨大需求,萌生出一个念头——我们为什么不能自己做一颗高水平的卫星呢?

彼时,国内高校发射卫星已经不算是太新鲜的事情,一些高校早已经“捷足先登”。于是,从研发之初,大连1号的性能要求就被提到了一个很高的位置。正如于晓洲所言,“既然在时间上不能领先,就要在技术实力上做到最好”。

2019年,大连理工大学投入建设了“先进微纳卫星技术学科交叉研究平台”,并不断加大支持力度,形成了一个平均年龄37岁的卫星研发创新团队。而随着卫星研发工作的推进,他们慢慢发现,自己所收获的远不止一颗卫星这么简单。

“带着使命感去做事情”

虽然已经开始发回数据,但大连1号目前还没有真正被“放入太空”。

“大连1号是由天舟六号货运飞船带入太空的,但目前仍搭载在货运飞船外侧。根据系统任务需求,它需要选择合适的时机进行在轨释放。”大工航空航天学院副教授鹿畅告诉《中国科学报》。

值得一提的是,之所以采用货运飞船搭载的方式发射,是因为此前研究团队成功申请到一个免费搭载的资格,这使得卫星的研制发射成本被大大缩减。但同时,他们也要为此付出一定的“代价”。

“货运飞船工作人员对于卫星严谨到近乎于苛刻的工作态度,即便是我这个‘过来人’都感到很吃惊。”于晓洲说,大家会把每个过程都细化,每一步都需要详细的方案考虑各种场景与情况,即便只是使用一次吊车,都要进行详细规划并填写相关文件。

“可以说,在此次卫星研制工作中,我和我的学生得到的最大收获,就是这种远超一般飞行任务的严谨、认真精神的熏陶。”于晓洲说。

这种感觉并不是于晓洲独有的。在记者采访过程中,多位参与其中的学生都表达了类似感受。比如该校航空航天学院研究生徐杨便直言,她印象最深的事情就是为了满足天舟飞船严格的搭载要求,研发团队要针对很多以前没有引起重视的问题,开展数次多方参与的评审会。

“由于卫星要搭载天舟货运飞船并长期在轨,在这方面团队几乎没有什么经验可参考,所以每次评审会,我们的方案都要被仔细推敲,遭遇各种提问甚至是质疑。会后,我们要针对这些问题一一找出解决方案。”徐杨说,这个过程还伴随着时间紧迫、多单位协调等各种困难。“但最终,这些问题在团队的努力下被全部解决。”

“航天任务只有一次机会,要依靠整个团队的配合完成,每一项工作、每一个步骤都关乎任务的成败。每个人的工作都影响整个团队,不能因为自己的失误与大意导致团队成员的努力付之东流。”团队成员、该校航空航天学院研究生王钰淞说,“所以,要带着使命感去做事情。”

为学校“蹚出一条路”

作为大工乃至辽宁省首颗发射的卫星,大连1号的成功发射无疑为大工的卫星研制和发射工作开了一个好头。根据规划,未来他们还将继续研制新的卫星,不过新卫星却不一定全部要走“高端路线”。

据于晓洲介绍,未来对于卫星的研发,他们将采取“两条腿走路”的方式。“也就是说,一方面我们会集中科研力量,研发更高端的科研卫星;另一方面会组织学生作为研发主体,研制一些以锻炼学生科研和动手能力为主要目的的教学卫星。”

事实上,在大连1号的研发过程中,大工的学生便参加了由中国宇航协会和国际宇航联合会共同发起的世界大学生立方星挑战赛。比赛中,学生们从大连1号的研发中吸取经验,一举获得了该项赛事的特等奖。

“作为特等奖的奖励,中国运载火箭技术研究院将为我们提供一次免费发射微纳卫星的机会。我们下次发射的经费问题已经解决了。”夏广庆笑着说。

“因为对于高校,特别是有飞行器设计相关专业的高校而言,提升学生们对飞行器的总体认知是人才培养工作的重要内容,而微纳卫星具有一般卫星的多学科交叉融合的特点。”夏广庆表示,这就决定了其在高校相关人才培养方面能够发挥重要作用。

此外,由于具有多学科交叉融合的特点,以大连1号为代表的微纳卫星研发自然会形成一个吸引多学科参与的平台。事实上,在规划中,大工航空航天学院卫星研发团队已经考虑在校内外扩大学科参与的广度和深度。

“大连1号的成功发射固然重要,但我们更希望借此为学校的学科建设和人才培养蹚出一条路。”夏广庆说。

眼下,于晓洲正计划成立一个学生俱乐部或社团,使对卫星研发有兴趣的学生更方便地参与其中。他希望最终能在大工形成一种卫星研发的文化传承。

“如果让学生们自己动手做,最终是否成功并不重要,重要的是这一过程对学生的锻炼。如果能借此培养出一批我国卫星研发领域的栋梁之材,对我们这些老师来说,比发射几颗卫星更重要。”于晓洲说。

《中国科学报》 (2023-05-23 第4版 高教聚焦)
 
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