摘要:承担这个创新项目的是一支年轻化团队。


近日,“创新X”系列科学试验卫星的首发星——空间新技术试验卫星完成变轨,通过搭载的凝胶绿色推力器将轨道抬高了7.5公里,将继续开展对太阳大气、空间X射线、伽马射线暴等宇宙物质的探测。此前,这颗卫星上的“高能爆发探索者”载荷探测到了GRB 221009A伽马射线暴,它比人类以往观测到的宇宙最亮伽马射线暴亮10倍以上。

通过它的探测数据,我国科学家还收获了全球首张宽视场X射线聚焦成像天图、我国首幅太阳过渡区图像、**量子磁力仪首次全球磁场勘测等重要成果,并完成44项空间新技术验证。

这颗催生多项科学和技术成果的卫星是如何研制成功的?解放日报·上观新闻记者近日前往位于上海浦东的**科学院微小卫星创新研究院,听“创新X”空间新技术试验卫星研制团队讲述了“众筹”造卫星的故事。

探索空间科学技术试验新范式

**科学院微小卫星创新研究院副院长张永合介绍,2021年1月,**科学院审议并同意按照“经费自筹、风险自担、科学先行、过时不候”原则,开展空间新技术试验卫星的研制工作。为何采取这一原则?张永合解释,随着航天科技和空间科学的快速发展,科研领域希望上天观测、验证的新想法和新技术井喷式增加,但入选**项目上天的机会“一票难求”,所以通过“众筹”获得太空科学实验和技术验证机会,成为基础研究向产业转化的一种科研新范式探索。

在这个项目中,**科学院微小卫星创新研究院自筹经费研制卫星,卫星上的各个载荷设备都由相关单位自筹经费、自主研发,通过“众筹”而非**项目经费开展卫星设计、制造等工作。

送卫星上天的火箭,是**科学院力学研究所抓总、中科宇航公司参与研制的固体运载火箭,拥有商业航天基因。2022年7月27日,“力箭一号”将空间新技术试验卫星成功送入预定轨道。


“创新X”空间新技术试验卫星

经过载荷项目遴选,这颗卫星最终搭载了46.5纳米极紫外太阳成像仪、龙虾眼X射线望远镜、高能爆发探索者等16个新型载荷,涉及天文、量子、遥感等领域,参与研制团队来自**科学院、北京大学、同济大学等20多家单位。“卫星系列取名‘创新X’,是创新交叉、创新无极限的意思,它突破了原有的专星专用模式,通过众筹式、航班式的空间科学和新技术试验新范式顺应了创新需求。”张永合说。目前,“创新X”系列的新卫星正在研制中,其载荷也是由国内科研院所和高校研发。它将搭乘“力箭”系列运载火箭上天,开展新一轮空间科学探测和新技术试验。

创新X卫星总师、临时党支部书记张晓峰介绍,为了让卫星设计与“众筹式、航班式”新范式相匹配,研制团队颠覆了传统方案,把“创新X”系列首发星设计成一个面向载荷动态集成的通用化平台。它不仅接口多,而且具备高精度对日观测、对地观测、惯性定向等多种观测模式,为新型载荷和新技术产品提供了宽适应、低成本、可重复利用的试验平台。


“创新X”空间新技术试验卫星研制团队在工作中。

“85后”挑大梁制定创新方案

承担这个创新项目的是一支年轻化团队,共19人,其中“85后”13人、中共党员13人。缺少航天工程经验,是他们的短板。如何弥补这块短板,同时注重创新?张永合等人提出了规范先行、专项识别、重点把控、双责任制的研制模式。所谓双责任制,是让“85后”担任卫星热控、星务、结构等分系统技术负责人,并让更有经验的科研人员做好把关工作,以老带新。

“这个项目对人才的锻炼作用很大,让年轻人勇挑重担,才能激发青年一代党员的责任担当意识。”张晓峰说,“我也是第一次做总师,我们经常开会讨论创新方案,方案定下来后再让资深科研人员审核。”

在设计CPT原子磁力仪的安装方案时,他们讨论了如何让这个地球磁场精密测量载荷尽可能避开电磁噪声,年轻设计师提出一个方案——把它安装在卫星的伸杆上,这样伸杆伸出去后,就能获得更好的测量背景。资深专家审核后认为,这个创新方案有助于地球磁场精密测量,虽然增加了系统复杂度,但工程上是可行的。后来的在轨验证显示,CPT原子磁力仪的磁测量噪声峰值小于0.1nT(纳特斯拉),成功完成了**量子磁力仪的首次空间验证。


“创新X”空间新技术试验卫星研制团队在工作中。

经费预算有限,是这个项目的一大制约因素。创新X姿轨控主任设计师李津淞告诉记者,他们希望将卫星姿态的角速度控制在1/1000度每秒,但这需要采购价格上百万元的陀螺仪,超出了预算。能否用几十万元的陀螺仪达到这个指标?团队讨论后,认为是可行的,于是请北京**航天大学专家研制这款陀螺仪,在经费有限的条件下尽量提高硬件质量;李津淞等人则在软件上下功夫,通过算法进一步提高陀螺仪的精度。“钱学森先生指出,低等级的器件通过系统优化,可以达到高等级效果。我们按照钱老的思路,实现了1/1000度每秒这个高精度指标。”张晓峰说。

时间紧,也是这个项目的制约因素。2020年入职的创新X结构副主任设计师李天童参与项目时,没有工程经验,却因为“一年后卫星要出厂”这个指令,必须压缩卫星结构设计的时间。面对挑战,她刻苦攻关,发挥了党员先锋模范作用。在主任设计师李瑞的指导下,她在卫星三维模型出炉后采用创新方案,省去了常规的二维装配图制作环节,为卫星研制省下一个月时间。

经过实战洗礼,这些“85后”科研人员已成为卫星研制“老兵”。如今,他们正在研制“创新X”系列科学试验卫星的二号星,并承担了**级重大项目,书写着青年一代党员的创新新篇章。