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揭秘小衛星家族:背後科學家團隊平均年齡僅31歲

  4月24日是中國航天日,南京航空航天大學的學生在校園內開展航天嘉年華活動,現場展出了該校自主研製的微小衛星和學生們用廢紙箱製作的航天器模型。中新社記者 泱波 攝

  揭秘微小衛星

  位於上海張江園區的中科院微小衛星創新研究院,是一個神秘的地方。進門的“衛星墻”上“挂滿”了已發射上天的約20顆衛星模型,包括量子科學實驗衛星(“墨子”)、暗物質粒子探測衛星(“悟空”)、“天宮二號”伴隨衛星、碳衛星等“明星級”小衛星。

  近日,中國青年報中青在線記者來到這裡,揭秘“小衛星家族”背後的故事。你可能無法想象,小衛星背後,是一個平均年齡僅31歲的青年科學家團隊。

  衛星不一定都是“大個子”

  與傳統觀念上的“大衛星”相比,微小衛星身材較為嬌小。

  2015年3月30日,我國首顆新一代北斗導航衛星發射成功。這顆衛星從原先的幾噸“瘦身”到800多公斤;原本十幾個分系統需要20多台電腦控制,現在優化為1台,大大提升了衛星的運行效率。在“瘦身”過程中,採用的新技術佔比超過70%。

  “小衛星”到底“小”到什麼程度?2016年與“天宮二號”一起發射的“天宮二號”伴隨衛星,體積相當於普通筆記本電腦攤開時的大小。它可以對大型飛行器進行探測及狀態監控。“就像我們在電影《星球大戰》裏看到的飛船旁邊的小衛星那樣轉。”中科院微小衛星創新研究院微納衛星研究所副所長、“天宮二號”伴隨衛星主任設計師曹金説。

  只有50公斤重的“天宮二號”伴隨衛星目前已圓滿完成“天宮二號”和“神舟十一號”組合體伴飛觀測、紅外全景成像等多項新技術試驗。

  “原來的衛星一般是比較大的。但是,小衛星是科學創新發展的趨勢。”曹金説,今後隨著智慧化和衛星集成度越來越高,微小衛星就會像北斗導航衛星一樣,從原來的幾噸重量“瘦身”到幾百斤。

  會“跳舞”的碳衛星

  不僅在體積、重量上“瘦身”,年輕的衛星團隊還希望在技術上賦予“微小衛星”更多突破點。

  “會跳舞的衛星”是中國首顆全球二氧化碳監測科學實驗衛星的昵稱。研製過程中,科學家們用“會跳舞”來形容這顆碳衛星在監測二氧化碳過程中所呈現的動態運行軌跡。

  與以往只用單一對地姿態探測地球的氣象衛星不同,碳衛星採取了幾種觀測模式交互進行的方式。一會兒啟用耀斑觀測模式,利用太陽在海面的鏡面反射提高信噪比,獲取海面上空的二氧化碳數據;一會兒啟用天底觀測模式,利用地面的漫反射特性開展地面二氧化碳的觀測;一會兒啟用目標模式,用於跟蹤地面的特殊目標(如源排放區),在約9分鐘的飛越目標區觀測期間內,這一模式可提供對觀測點的大量觀測數據。

  觀測的過程中,碳衛星要不斷調整“姿勢”,跳起“太空華爾茲”。

  它是世界上第三顆提供二氧化碳數據的衛星,在研製初期,沒有模式可供借鑒。儀器是新的,衛星也是新的。“研製上的困難主要來源於觀念,要不要做這個衛星?要不要突破?”碳衛星副總設計師張永合説,研製過程大概持續了6年,通過項目的不停優化、商討,最終碳衛星在2013年取得關鍵技術的突破。

  2011年接手碳衛星總體設計時,年輕的設計團隊大膽提出了“讓衛星跳舞”的主意,並朝著這個艱難的目標前進。碳衛星的研發有助於提高我國環境氣候的研究水平和國際話語權,同時也有利於向老百姓解釋當下的霧霾等現象。

  每個人都能夠擁有自己的衛星?

  “我們現在一年發射15顆到20顆衛星不成問題。”中科院微小衛星創新研究院副院長、北斗導航衛星總設計師林寶軍自豪地説。在研究院藍色的“太空墻”上寫著幾個大字——只要堅持,夢想還是可以實現的。

  從過去幾年才發射一顆衛星,到現在一年可以發射15顆到20顆衛星;從衛星平台研制“跟跑”歐美國家到“領跑”世界,青年科學家團隊正在不斷突破現有技術,創造奇跡。

  去年12月,中科院微小衛星創新研究院在中科院率先行動,成為首批四類機構改革驗收中唯一全票通過且排名第一的單位。改革持續了26個月,其間發射了13顆衛星,佔到該研究院成立14年發射衛星總數的68%。

  更多、更小、更輕的衛星,是未來的發展目標。

  曹金説,以後的目標是衛星小到“能用手拿”,“我們有一個想法,就是未來讓每個人都能擁有一顆自己的小衛星。”曹金認為,未來30年,人們很有可能可以通過自己的小衛星與太空對話,就像使用手機一樣方便。

  實習生 喻琰 中國青年報中青在線記者 王燁捷

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