8载10星,他们将“国防科大”的名字嵌入太空―高校科技―中国教育和科研计算

 2021-01-01 15:18  62人阅读   双一流大学网

  有这样一支团队,8载10星,百分百成功。从无到有,从小到大,突破多项关键核心技术,创造数个国内第一乃至世界第一,将“国防科大”的名字嵌入太空,创造航天领域的“科大速度”。这支敢打硬仗、勇于创新的队伍,正是国防科大空天科学学院快响团队。

  三天抢出一个最快纪录

  今年5月,在西昌卫星发射中心,一颗高精度视频星被装入火箭,整流罩扣上的刹那,在场参与研制的人都落了泪。“感觉像是送女儿出嫁。”该星副总设计师范才智形容这种依依不舍。

  这颗命名为“新技术试验卫星H星”的卫星,凝聚了团队整整三年的心血。疫情期间发射一延再延,为送它飞天,大家数月不回家,直接在西昌过年。距离发射只剩几个月时,需求方突然向总设计师李院士提出:“能不能让卫星响应速度再快一点?”H星单机设备达60套,光天线就有20根,系统如此复杂,牵一发动全身,来得及吗?李院士二话没说,带领团队仅用三天就拟定了修改方案,软硬件同步修改、重新测试,果然抢在发射前达到要求。而且,在快响4个特性之外,他们无意间创造出第5维特性——快速修改卫星状态。

  

8载10星,他们将“国防科大”的名字嵌入太空―高校科技―中国教育和科研计算

  H星入轨后,如期传回图像,现场成员兴奋得拍红了手。

  人在地上操控H星,犹如在屋内操控房顶上的摄像头,能做到“现场直播”。该项技术在2014年发射的“天拓二号”上已得到过验证,但H星的精度更高。研制“天拓二号”时,团队派教员出国学习,为了节约经费,大家餐餐都是“老干妈”和豆腐乳;回国后为赶研制进度,他们把卫星的总装测试场地搬到千里之外的烟台,那里寒风凛冽,每天上班第一件事就是把茶杯里的冰块倒掉;怀着让卫星降价一个量级的梦想,团队从外面买来不同品牌和型号的相机、镜头,挨个拆解、试验、分析、重组,最后用几十万的成本实现了几百万的功能。“天拓二号”作为世界首颗人在回路直接操控、对运动目标连续跟踪监视的视频成像体制微卫星,需要时唤醒、其余时间休眠,至今在轨运行超6年,状态良好。

  造星“不按套路出牌”

  “这样做出来的卫星能上天吗?”在团队初涉卫星领域的一次评审会上,与会专家对一颗长得像笔记本电脑的小卫星提出质疑。这颗后来被命名为“天拓一号”的卫星,采取了90%以上没有上天经历的新方案,是世界首颗单板纳星。为节省空间、提升有效载荷,团队把所有元器件焊接、拼装到一个插板上;为降低卫星发射状态包络,他们用卷尺当天线;为降低成本,用800多元的芯片代替几万一片的。

8载10星,他们将“国防科大”的名字嵌入太空―高校科技―中国教育和科研计算

  这颗星就算上天也“活”不了多久!有人这样断定,但团队却用半人多高的详细解决方案证明了其可行性。为验证设备在太空极端环境中的可靠性,他们守在试验设备旁边七天七夜甚至更长时间,寸步不离、昼夜监测实时数据。一旦发现问题,团队要立刻会商分析、排障、定位、修改或更换软硬件。在那个环环相扣的非常时期,时任“天拓一号”总体主任设计师的赵勇经常通宵达旦干工作,累得全身浮肿,并伴有严重的偏头疼,大家主动提出轮值他的夜班,他却不肯:“人手本来就不够,反正我头痛睡不着,正好值班做事。”

  “天拓一号”仅用一年半就完成了研制任务,刻在卷尺天线背面的“国防科技大学天拓一号卫星”字样,伴随着卫星在太空遨游过一年又一年。

  “天拓一号”把地面固定基站使用的AIS送入太空,大大便利了船舶的指挥和监测。研制“天拓三号”时,他们在原基础上跨出一大步,在国际上首次提出“纳-皮-飞”三级六星体系结构,用“母鸡带小鸡”的形式实现6颗集群式卫星的智能自组网,只要6颗中有1颗能收到地面指令,就能指挥其他5颗协同工作,实现整群响应。今年8月上天的“天拓五号”所搭载的第三代AIS系统,为提升性能叠加了两套系统,这意味着设备间的电磁干扰也增加数倍,团队不仅解决了电磁兼容难题,还将报文信号接收数量提升一个数量级,用于航班监测的ADS-B处理信息的能力国际领先。2016年上天的“天方一号”,颠覆大型卫星中电池和舱板安装占比空间大的现状,将二者一体化处理,同时具备减振功能,大大提升卫星载荷比。

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