2024-11-10
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中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院空間新技術試驗衛(wèi)星研制團隊。本報記者 袁婧 攝
中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院空間新技術試驗衛(wèi)星研制團隊,成立于2021年2月。面向多載荷、低成本、短周期的平臺研制需求,團隊提出新型載荷低成本快速驗證設計理念,研制出寬適應、低成本、可持續(xù)的空間試驗平臺,開創(chuàng)了眾籌衛(wèi)星新范式,獲評2023年度中國科學院年度團隊榮譽稱號。
星重620公斤、載客約20位,兩年前的7月27日,創(chuàng)新X衛(wèi)星發(fā)射升空。作為世界首創(chuàng)的太空科學航班,它在取得一大批亮眼科研成果、完成44項新技術在軌驗證后,仍在超齡服役,不斷傳回觀測數(shù)據(jù)。
地面上,中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院創(chuàng)新X空間新技術試驗衛(wèi)星研制團隊已在為第二期科學航班招募乘客——在爭取國家項目上天之外,為更多0到1的創(chuàng)新提供更多太空科學實驗、技術驗證的機會,開創(chuàng)眾籌衛(wèi)星新范式。
創(chuàng)新X代表著創(chuàng)新無極限。從一顆新星到一種科研新范式,這支約七成為87后年輕人的團隊還在不斷探索空間新技術的更多可能。
2021年,中國科學院固體運載火箭力箭一號立項。在規(guī)劃運能時,團隊發(fā)現(xiàn),火箭能搭載一顆小衛(wèi)星。這個消息對中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長張永合來說,真是天大的喜訊。彼時,他正擔任愛因斯坦探針衛(wèi)星(EP)總設計師。
早在一年多前,張永合就有一個頗為離經(jīng)叛道的念頭:EP衛(wèi)星上有12臺被稱為龍蝦眼的寬視場X射線望遠鏡,全新研制難度極高,而且從未上過太空,要是能把一個試驗模塊先送入太空驗證,就能大幅降低后續(xù)風險。
此后,張永合又發(fā)現(xiàn)了不少有同樣上天意愿的同行者。隨著國家對空間領域基礎研究、科技創(chuàng)新的投入增加,不少創(chuàng)新成果亟待從實驗室走向太空,而通過申請國家項目獲得上天機會,只有極少數(shù)的幸運者。
這么好的機會,絕對不能浪費。2022年2月,小衛(wèi)星創(chuàng)新院組建起了一支年輕團隊,為來自五湖四海的太空科研新乘客,度身打造一顆眾籌衛(wèi)星。
此前,衛(wèi)星研制多采用自上而下的頂層設計模式:一般僅搭載3-5個載荷,而且大到載荷、衛(wèi)星平臺,小到設備接口、電路走線,都先定下設計規(guī)劃,再嚴格依照執(zhí)行。
可是,無極限的‘創(chuàng)新X’星卻是先有火箭和載荷,后設計衛(wèi)星。創(chuàng)新X總設計師張曉峰說,這么多載荷不僅來自近20家不同科研機構,還會因各種原因中途退出或上車。這又帶來了一系列難題,包括星上能源分配、熱量管理、衛(wèi)星姿態(tài)控制等等。
有挑戰(zhàn),才能激起創(chuàng)新激情。創(chuàng)新X總指揮陳雯說,團隊許多成員雖然年輕,卻已經(jīng)過多次高難度衛(wèi)星研制任務的歷練,他們也有干勁。
與此同時,小衛(wèi)星創(chuàng)新院堅持黨建工作與衛(wèi)星研制工作同謀劃、同部署、同落實,在研制伊始就在發(fā)射場同步組建臨時黨支部,凝心聚力刻苦攻關完成各項工作任務,彰顯了國家戰(zhàn)略科技力量主力軍的組織力、創(chuàng)新力、戰(zhàn)斗力。
為充分了解用戶需求,創(chuàng)新X研制團隊在短短兩個月內(nèi)開了30多場用戶會。一個現(xiàn)實的問題是,當研制經(jīng)費需要眾籌,降低成本就成了剛需中的剛需。
陀螺儀是星上姿態(tài)角速度測量的關鍵部件,姿態(tài)角速度測量精度從每秒0.003度提升0.001度 ,部件價格就會從幾十萬上漲到幾百萬。為了在節(jié)省經(jīng)費的同時達到期望的指標,負責衛(wèi)星姿態(tài)控制的主任設計師李津淞通過器件改進和軟件提升,最后讓角速度的控制精度在軌指標達到了每秒0.0005度。
不僅破解難題,團隊甚至還自找難題。衛(wèi)星上有個系統(tǒng)的套筒式無磁伸展臂會在入軌幾個月后展開,進入-273℃的太空環(huán)境中。而該系統(tǒng)的納型星敏感器恰好需要低溫環(huán)境工作。衛(wèi)星熱控主任設計師劉鎏提出將這個星敏器裝到伸展臂尾部,一起進入太空。伸展臂長5.3米,這又給衛(wèi)星姿態(tài)控制出了難題。張曉峰回憶,團隊決定大膽一試,結果成功了。
為載荷提供低成本的快速驗證,是創(chuàng)新X衛(wèi)星的全新理念。通過試驗星將創(chuàng)新技術快速集成并飛行驗證,就能加快核心關鍵技術從基礎研究到在軌應用的成果轉化。
為了實現(xiàn)這一目標,研制團隊不僅是做這一顆星,還要為這一理念設計一系列工作流程、開發(fā)規(guī)范,乃至形成運作模式。
很多科研用戶沒有航天儀器研制的經(jīng)驗,創(chuàng)新X團隊就梳理制定出一整套規(guī)范,讓用戶研制載荷時有章可循,以便后期能夠更順利地上天并取得驗證成果。
我國首幅太陽過渡區(qū)圖像,國產(chǎn)量子磁力儀首次空間應用并獲得全球磁場勘測圖,國際上首獲寬視場X射線聚焦成像天圖……兩年來,創(chuàng)新X不斷給科學家?guī)Щ伢@喜,也讓更多科研人員期待下一個眾籌航班。
就在它升空滿周歲之際,中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院與中科宇航共同宣布創(chuàng)新X科學航班計劃,面向全球征集有在軌驗證需求的新載荷、新產(chǎn)品,繼續(xù)探索空間科學探索與技術驗證新范式。
未來,力箭運載火箭的每次發(fā)射任務都會為科學試驗衛(wèi)星預留專門艙位,提供靈活、便捷的入軌機會。而創(chuàng)新X團隊則將科學航班衛(wèi)星拓展到50公斤、100公斤、600公斤三種不同級別,為全球科學家、科研機構、空間公司提供全鏈條搭載服務。