探索空間科學探索新范式,他們“眾籌”了一顆衛星
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、國產量子磁力儀首次全球磁場勘測……由中國科學院微小衛星創新研究院(以下簡稱“衛星創新院”)研制的“創新X”系列衛星的首發星——空間新技術試驗衛星在軌頻頻傳來喜訊。
“創新X”首發星觀測迄今最亮伽馬暴。衛星創新院供圖
近日,在上海市委宣傳部組織的“中國式現代化奮進者”集中採訪中,人民網上海頻道記者走進位於張江的衛星創新院,近距離了解空間新技術試驗衛星研制團隊(以下簡稱“衛星團隊”),挖掘他們奮勇向前的拼搏故事。
“創新X”首發星搭載了中國科學院20余家單位研制的十余套載荷,自發射以來,已完成了44項空間新技術驗証。部分技術產品已實現推廣應用,現已轉入常態化觀測模式,仍在持續產出大量科學數據。
據悉,這種“眾籌”衛星的模式為全國首創。2021年,隨著運載火箭“力箭一號”首飛工程的立項,讓科研領域上天觀測、驗証的新技術新想法得以推進並成功落地。
“創新X”首發星。衛星創新院供圖
“創新X”意味著創新無極限,從項目遴選、構型設計到人員配置,創新體現在每一個環節。當然,創新也意味著更多的風險和不確定性。
經過遴選,最終確定搭載的新型載荷涉及天文、遙感、在軌制造等不同領域,參與團隊來自中國科學院、北京大學、同濟大學等20多個不同單位。
“此次遴選的新載荷、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。”衛星創新院副院長張永合介紹,各參與方自主投入的全新的“眾籌”模式,相當於將數量繁多、類型迥異的新型載荷“湊”在一顆衛星上發上天,這給衛星研制團隊帶來了不小的挑戰。
時間緊、任務重、經費緊張、人員有限,項目如何推進?
“我們調動一切可以調動的資源,參與技術開發。”由衛星創新院研究員張曉峰擔任總師的衛星團隊組建。這是一支年輕的團隊,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。
衛星團隊。衛星創新院供圖
為確保項目有條不紊,團隊採用了“雙責任制”和“以老帶新”模式,每個分系統由一位有經驗的師傅負責技術和質量把關,再由年輕的徒弟主導方案設計和項目推進。
“一方面縮短研制時間和培育周期,一方面將科學院創新的文化基因傳承下去。”張永合表示,老一輩科研人員將智慧和經驗,通過言傳身教的方式,傳遞給了年輕一代。年輕一代,則以創新思維和活力,為團隊注入了新的生命力。“年輕人也在新項目中挑起大梁,為科學院培養更多的航天人才。”
這群航天人不怕累、不怕苦,不斷試錯、測試,齊心協力攻堅克難。面對新團隊的磨合、新模式的適應以及短周期的需求等難題,鑄星突擊隊提前制定了試驗載荷接口規范、格式約定和驗証要求,識別出風險項目,進行重點把控,快速迭代,協助完成了載荷設計工作。
衛星團隊。衛星創新院供圖
面對挑戰,他們從不退縮:如載荷“多元化”需求為溫度控制帶來了巨大挑戰,熱控主任設計師劉鎏提到,團隊在載荷熱控設計上進行了多種探索,例如對含有伸杆的載荷開展動態平衡設計,使其適應-270℃-10℃的環境溫度變化﹔在大功率載荷上設計展開式散熱裝置,使其更好地維持溫度穩定。為了節約時間,結構副主任設計師李天童表示,在引入新插件時,省略了從三維圖到二維圖的制圖過程,直接使用三維裝備圖,從而節約了近1個月時間。
由於衛星搭載了多套會對衛星姿態和軌道產生影響的推進載荷,任意一套推進系統出問題,都會對衛星的姿態和軌道產生影響。因此,在推進載荷工作之前,需要識別其工作異常對衛星產生的影響,提前准備故障預案。姿控主任設計師李津淞表示:“好的想法是創新的源泉,我們利用低等級的光纖陀螺和優化控制算法,最終實現了指向穩定度的提升。”
就這樣,在團隊的一直努力和不斷嘗試下,“創新X”被設計成了一個面向載荷動態集成的通用化的平台,不僅接口豐富,還具備高精度對日觀測、對地觀測、慣性定向等多種觀測模式。此外,經過技術管理創新,實現了1年的短周期快速研制,各科研團隊的成本也實現大幅下降。
2022年7月27日,“創新X”首發星成功發射﹔8月,獲得首批科學成果﹔2023年1月,第二批科學與技術成果發布﹔7月,“創新X”科學航班計劃啟動。
“創新X”科學航班計劃發布。衛星創新院供圖
“創新X”首發星的科技成果豐碩,為后續“航班式”搭載模式創造了良好開端。張永合表示,該計劃將繼續探索空間科學探索與技術驗証新范式。
據悉,科學航班面向全球征集有在軌驗証需求的新載荷、新產品,利用“力箭”的發射機會,為全球科學家、科研機構、大學、空間公司提供全鏈條搭載服務。
衛星團隊。衛星創新院供圖
立於時代潮流,祖國的需要就是“國家隊”的方向,極端宇宙、時空漣漪、日地全景......還有更多的核心技術期待中國突破。衛星團隊表示,將以一往無前的奮斗姿態攀登更高的科學高峰,讓中國衛星成為天地間一顆顆璀璨奪目的科學之星、希望之星。
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