上天兩年，44項技術得到驗証，4項首次科學成果發布，仍有科研成果持續產出——這是我國首顆“眾籌上天”衛星交出的亮麗成績單。

何謂“眾籌上天”？由中國科學院微小衛星創新研究院研制的衛星，搭載來自20余家科研機構、涉及近10個學科領域的16台載荷，飛上天做空間科學實驗和技術驗証。“好比一趟太空航班，十幾家科研機構‘拼盤’一架包機，去往太空完成各自的科學探索。”中國科學院微小衛星創新研究院副院長張永合釋疑。

眼下，這個被命名為“創新X”的系列衛星工程正緊鑼密鼓地研制第二顆衛星，開展新一輪的空間科學實驗。近年來，隨著我國對空間領域基礎研究、科技創新的加大投入，航天科技、空間科學快速發展，未來空間產業加速布局，這種“眾籌”的科研模式也受到了科學界的廣泛關注。大江東工作室近日走進“創新X”研制團隊，叩問這一模式的創新之處。

空間新技術試驗衛星研制團隊。本文圖片均由中國科學院微小衛星創新研究院提供

流程新，打破傳統造“星”模式

“傳統的衛星設計通常先由科學家提出科學目標，爭取納入專門的衛星項目，再研制載荷，搭載到衛星，由運載火箭送上天開展科學探測。而我們‘眾籌’衛星的研制流程，恰好倒過來了。”中國科學院微小衛星創新研究院創新X衛星總設計師張曉峰說，流程的創新緣自他們曾經歷的科研苦惱：從科學實驗目標的提出到太空驗証，需要經歷漫長的過程。每年都有很多實驗室的新技術新成果希望上天觀測、驗証，但最終能獲得上天的機會屈指可數。

2020年，張永合團隊在研制愛因斯坦探針衛星時，曾打算將其中一台寬視場X射線望遠鏡試驗模塊先送入太空，驗証其技術的可行性，以便后續優化研發，卻苦於找不到合適的搭載衛星。

“我們自己造衛星的尚且有這樣的苦惱，更何況其他科研團隊？”張永合說，我國大多採用專門科學目標的衛星研制模式，比如太陽探測衛星上搭載的載荷均與太陽研究相關。由中國科學院國家天文台、北京大學、同濟大學組成的太陽觀測科學團隊，研發可探測50萬攝氏度左右的太陽過渡區的46.5納米極紫外太陽成像儀，這是國際上首次採用多層膜窄帶濾光技術，具有極高的科學價值，但一直在等待太陽探測衛星才會有上天驗証的機會。

何不反其道而行之？先找到一同搭航班的乘客，再去洽談“包機”事宜，這樣既能縮減流程，也有望降低成本。張永合團隊的大膽設想，得到了中國科學院的鼎力支持。

2021年初，中國科學院“力箭一號”首飛工程立項，力學所空天飛行科技中心主任、“力箭一號”運載火箭總設計師楊毅強看到了“眾籌”衛星與眾不同，願免費送這顆新星上天。在“經費自籌、風險共擔、科學優先、過時不候”的遴選原則下，院方發文在院內征集此趟包機的“乘客”。一時間，上百份申請涌向張永合團隊。經過一年多遴選，包括46.5納米極紫外太陽成像儀在內的十幾個新載荷，拿到了“眾籌”衛星的“包機座位”。

“我們把這一新穎的‘湊’衛星模式命名為‘創新X’系列，寓意著創新無極限。”張永合說，這是我國的空間科學衛星，首次讓天文、量子、遙感、在軌制造等不同領域的載荷“搭乘”同一顆衛星。

2022年1月9日，創新X衛星在進入真空罐前進行熱控操作。

團隊新，勇挑大梁迎接新挑戰

如果將衛星比作馬、載荷比作馬鞍，那麼“創新X”項目不同於以往的先有馬再配鞍，而是馬與鞍幾乎同步研制。通常，一顆重量620公斤的科學衛星隻搭載3台左右的載荷，而“創新X”首發星要搭載來自20余家單位的16台全新載荷，研制團隊碰到了前所未有的挑戰。如何捏指成拳、為“座艙”排好位次？張曉峰說，在一年的研制時間裡，每個月都有十幾場溝通會議，一項項搭載需求、一個個技術細節，就是在一輪輪往復中磨出來的。

全新的科研模式需要全新的團隊，微小衛星創新研究院為“創新X”組建了一支由19名科研人員組成的全新團隊，在發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。這個團隊平均年齡30歲，一半以上沒有航天型號研制的經驗，三分之二是85后，8名主任設計師中有6人是首次擔當。1993年出生的徐東曉入職微小衛星創新研究院兩年，就勇挑大梁，出任“創新X”星務副主任設計師。

“團隊的優點是闖勁足、創新能力強，缺點是經驗不足。為此，我們採用雙責任制，即由部門主任和年輕的主任設計師共同負責，有經驗的師傅對技術狀態、質量進行把關，年輕設計師主導項目推進。”張曉峰說。

徐東曉研發的部分是衛星的中樞神經，負責所有載荷的運行管理和數據傳輸。盡管前期溝通充分，明確了各載荷之間的通信接口協議，但進入實操后，仍出現了不少錯誤。在老師傅的指導下，徐曉東把各家的問題整理成冊，讓大家傳閱，避免繼續“踩坑”。如今徐東曉也成了老師傅，在另一個項目上帶著新的科研人員。

管理上的革新帶來了質量把控上的新問題，團隊對研制中的每個質量問題都不放過，堅持“小題大做”。有一次，研制團隊發現了一個低級錯誤——把一根電纜插錯了。對待該問題，研制團隊召開全員大會進行“檢討”，張曉峰嚴肅地對團隊成員說，這些載荷是科學家在實驗室裡摸索了很久的心血，如果這顆衛星沒做好，最傷心的將是信任我們、對空間科學實驗寄予厚望的科學家。同時，對待那些航天經驗欠缺的載荷研制團隊，“創新X”研制團隊在對待載荷質量問題時，把過去“誰的錯誰負責改”調整為“誰方便誰來改”，及時更改相應的設計去適應載荷。

“質量可靠、嚴控成本、平台保成功”，是研制團隊心裡繃緊的一根弦。“對我們而言，這不僅是一項任務，更是一次創新的機會，因為這是眾籌項目，各家單位科研經費十分有限，我們要竭盡所能爭取效益最大化。錢學森老先生有一句名言在工程控制領域廣為流傳：‘隻要自動控制做好了，即使元器件差一點，導彈也能打上天’。”張曉峰說，衛星如果選用精度0.001°/s以上的陀螺儀，這塊的成本就會從幾十萬元增加到幾百萬元，權衡之下，團隊決定選用精度0.003°/s的陀螺儀，並通過控制方法與系統設計，達到預期設計目標。

2022年春節前夕，火箭發射箭在弦上，研制團隊必須趕在大年初一前，讓“創新X”首顆衛星順利完成熱試驗。團隊倒排工期，在僅有的12天測試時間裡，從總設計師到科研人員全員上陣，吃住在單位，衛星測試24小時連軸轉，團隊實行兩班倒，直至除夕衛星順利通過測試，用實際行動詮釋了科研工作者的敬業與擔當。

2022年4月，研制團隊分為“接衛星”“送衛星”“運衛星”三批隊伍，接力護送衛星到發射場。受當時疫情影響，發射過程中，原本30-40人的人員配置被縮減至7人，一個人要守住一塊陣地。“創新X”研制團隊堅守到了火箭成功升空的最后一刻，也因出色完成“創新X”首發星任務，成為獲得2023年中國科學院“年度團隊”稱號的兩個團隊之一。

2022年3月18日，創新X衛星封艙前進行狀態確認檢查。

模式新，航班式“驗証平台”激發創新熱情

2022年7月27日，“力箭一號”運載火箭將“創新X”首發星成功送入500公裡高度的預定軌道。此后半年，新技術得到驗証、載荷獲得新發現的好消息，不斷傳回地面：打破人類探測伽馬射線暴的亮度紀錄，在國際上首次獲得寬視場X射線聚焦成像天圖，獲得我國首幅太陽過渡區圖像，國產量子磁力儀首次空間應用並獲得全球磁場勘測圖……

豐碩的成果，顯示了“眾籌衛星”在科研范式上的創新價值。張永合認為，盡管每個載荷的目標任務不同、科學觀測的對象和觀測的時長不同，但隻要合理規劃，安排好位次和時序，都能在一顆衛星上找到合適的“座位”。隨著實踐經驗不斷積累，單個載荷的上天成本有望進一步降低，將更加順應我國空間科學當下旺盛的科研需求。

“2000年左右，我國每年發射科學衛星約20顆，到2020年后，增加到60-80顆。隨著我國空間科學的蓬勃發展，新的空間科學技術需要得到快速驗証、迭代。放眼全世界，低成本、短周期的商業航空，正在顛覆、取代傳統的航天模式，比如Space X的可回收火箭，星鏈計劃已發射幾千顆衛星。”創新X衛星總指揮陳雯說。

研制團隊做了研發成本對比發現，以2016年發射的我國首顆全球二氧化碳監測實驗衛星為例，衛星平台研發成本1.2億元，載荷成本1.2億元，而“創新X”首發星的衛星平台研發成本約3000萬元、載荷成本約5000萬元，大幅縮減。如果由30個研發團隊平攤火箭、衛星平台、發射服務等費用，每個團隊大約需支付300-400萬元。

更顯著的改變在於，“創新X”系列衛星不再走以往科學衛星為載荷量身定制的路線，研制團隊對衛星平台進行了改造，有很好的適應性，也可根據載荷需要進行一些改造，即便臨時調換載荷，也無需推倒重來。“創新X”讓衛星變得更加通用，可以適應不同載荷的需求，為新型載荷、新技術產品提供一個開放式、寬適應、低成本的試驗平台。

張永合介紹，微小衛星正按照50公斤、200公斤、600公斤三個系列進行研制，如果一顆衛星可以搭載20-30個載荷，每年有2-3個固定“航班”，提供比較確定可及的空間驗証機會，科學家可以像申請大科學裝置的機時一樣申請太空試驗的機會，創新熱情將會被充分激發出來，這將大大激發我國空間科學的創造力。他建議，未來可以嘗試將科學探測和商業驗証“混搭”，即一顆衛星既搭載科學實驗載荷，也搭載一些有商業應用價值的技術驗証載荷，以此平抑成本，讓眾籌模式得以持續發展下去。

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