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开创中国微小卫星事业新局面
作者:admin    发布于:2024-05-20 07:44   
摘要:引线键合存储转发凯发娱乐客户端下载熄火磁悬浮2003年10月21日,中科院知识创新重大项目创新一号存储转发通信小卫星成功发射入轨,这是我国自主研制的第一颗100公斤以下的微小卫星,也是我国第一代低轨道数据通信小卫星,对我国微小卫星的研究发展起到了重要

  引线键合存储转发凯发娱乐客户端下载熄火磁悬浮2003年10月21日,中科院知识创新重大项目“创新一号”存储转发通信小卫星成功发射入轨,这是我国自主研制的第一颗100公斤以下的微小卫星,也是我国第一代低轨道数据通信小卫星,对我国微小卫星的研究发展起到了重要作用,我国发展微小卫星事业的新局面也从此打开。

  时隔5年,当记者再次提起中科院“创新一号”小卫星时,中科院微小卫星重点实验室主任、“创新一号”存储转发通信小卫星总设计师杨根庆倍感自豪。中科院上海微系统与信息技术研究所小卫星工程中心的现场总指挥杨龙根,以及所有亲历“创新一号”发展历程的人们同样如此。他们自豪的不仅仅是“创新一号”的发射成功,更是这颗不平凡的小卫星背后蕴藏的精神风貌。

  低轨道通信小卫星是20世纪90年代世界卫星技术发展的热点之一。它具有体积小、重量轻、成本低、研制周期短、性能高、高新技术含量多、发射方式快速灵活等优点。世界许多国家,如美国、俄罗斯及欧空局国家都有自己的小卫星计划。

  中科院副院长、中国科学院上海冶金研究所(现上海微系统所)前所长、中科院小卫星工程领导小组组长、首席科学家认为,小卫星技术将成为未来航天高技术发展中的主要方向之一。

  “一般情况下,航天的门槛非常高,非航天专业单位很难参与进去。但在微小卫星方面,航天部门没有涉及,他们主要是研究国家的应用卫星,这方面的需求已经很大,因此微小卫星的研制恰恰对中科院是个机会。”杨龙根介绍说。

  早在1995年,中科院就根据国家未来星地通信技术发展需求,提出要自主研制我国首颗重量100公斤以下的低轨道数据通信小卫星及其通信系统。1996年,中科院微系统所提交了研制低轨道数据通信小卫星及其通信系统的报告。

  1997年底,中科院正式通过了特别支持重大项目“存储转发通信小卫星及其应用系统”的立项,准备研制一颗双向数据通信的小卫星“创新一号”。研制任务主要由上海微系统所和上海技术物理所等单位承担。

  进入知识创新工程的上海微系统所在体制和机制改革上的推进,为“创新一号”的研制奠定了坚实的科学技术基础。

  “我们希望在自己已有的技术基础上,做一些卫星的传感器。时任所长基于前瞻性的思考,认为扩展我们所的科学技术,把微加工的技术发展起来,然后再应用,这需要载体,正好与中科院要搞小卫星的想法结合起来。”杨根庆说。

  杨龙根给记者介绍了一个小插曲:“为了给小卫星起一个响亮的名字,我们还在全所举行了有奖征集活动。”其中,提议的名称中有叫“信使”、“启明星”、“驿站”等等,但都不能令人满意。最后时任上海微系统所副所长的林心如提议叫“创新一号”,他说,是中科院的知识创新工程支持了小卫星项目,更是中科院的创新技术支持了小卫星的研制。这一名字得到了大家的认可。

  中国航天局局长栾恩杰曾高度评价了“创新一号”小卫星的非凡意义:她是中科院自主投资研制的我国第一颗微小卫星,开创了我国非航天专业单位自主研制小卫星的新模式,丰富了中国航天活动的形式。

  杨根庆在回忆当年如何开展小卫星工作的情况时说:“这颗卫星首先必须有明确的应用价值,其次必须提出具有可行性的方案。”

  在“存储转发通信小卫星及其应用系统”项目立项之前,上海微系统所就以所的名义向中科院借款300万元,开展卫星的固态研究。1996年,中科院成立了小卫星论证组,杨根庆是论证组的副组长。

  “经过论证组几轮的PK,到1998年初,创新一号小卫星的研制方向进一步明确,目标逐步达成一致。”杨根庆说。

  由中科院上海微系统所、上海技物所、空间中心、上海航天院、上海邮电管理局的主要领导组成的小卫星领导小组,负责项目的重大决策。在领导小组领导下,上海微系统所、上海技术物理所共同组建了中科院上海小卫星工程部。

  “存储转发通信小卫星及其应用系统”项目从1999年3月正式开展研制,出任项目首席科学家。中科院还成立了微小卫星重点实验室,挂靠在上海微系统所。

  最终确定“创新一号”主要以存储转发的工作方式实现地面与卫星间的双向数据传输,其总体设计指导思想为:发展一种基于扩频通信技术的低轨数据通信小卫星;开发低成本的通信小卫星技术;采用新技术与成熟技术结合,研制出重量轻、功耗低、研制周期短、具有可靠性和安全性的小卫星。

  根据通信小卫星的特点,以一体化设计为手段,从不同的功能模块角度出发将小卫星分为四个分系统进行设计:一是通信分系统,以用户要求为指标进行设计,并将遥测、遥控通道与业务信道结合,一体化设计接收、发射、调制、解调等系统功能及器件;二是姿控分系统,发展一种低精度的、实验一种较高精度的三轴稳定微小卫星技术;三是星上数据管理分系统,包括星上自主定轨,整星的电总体设计;四是结构、热控、能源管理分系统,结合卫星的构型及布局进行一体化设计。

  “创新一号”小卫星以存储转发的工作方式,实现全球范围的非实时低轨道双向数据通信。为提高抗干扰及增强保密性,卫星的通信载荷采用了扩频通信技术。卫星为太阳能电池贴装六面体的结构形式,采用重力梯度加磁力矩器主动姿控并辅加微型动量轮的姿态控制方案。卫星总重80余公斤,平均功耗30瓦。

  为了保证小卫星工程的顺利开展,上海微系统所把当时所里主要的实验楼,腾出了一层半作为小卫星的工程部。2002年,知识创新的30%的设备都给予了小卫星工程部。

  中科院对小卫星工程给予充分的资金支持。在小卫星工程中心成立之前,中科院给了200万元,2003年中科院更是一次性支持了5000万元。

  此外,上海市支持了5000万元,上海科委支持了4000万元,上海市重大项目支持了5000万元。

  “小卫星是人类的智慧、聪明才智和高新技术的结合。一支具有高度创新意识、明确奋斗目标、敢于拼搏的短小精干又团结友爱、紧密协调工作的研制队伍,是小卫星研制成功的必要条件;研制人员具有很独到的专业知识和全面的卫星总体知识,并且在研制人员之间和小群体之间的密切合作,才能不断产生创新结果。”谈到小卫星技术发展的主要特点,这样精辟论述。这段论述也在“创新一号”小卫星项目中得到了验证。

  “卫星虽小,工程却很庞大,必须不拘一格用人才,才能保障工程顺利开展。”杨根庆告诉记者,中科院上海小卫星工程部实行项目经理制,岗位聘用制及全员合同制。实现了多个单位的联合,既能集中工作但又能发挥各自的优势。

  工程中心邀请了多名有卫星设计及工程经验的专家,作为技术委员会成员或顾问进行指导,把有限的资源配置起来,不搞重复建设。任小卫星工程中心项目总经理的郑武、现场总指挥的杨龙根,就是1998年从航天八院调来支援小卫星工程工作的。杨龙根原在航天八院从事特种通讯产品的设计和研制工作,有几十年的航天工程经验。

  工程的设计师队伍及研制队伍主要以青年人为主体。“早在工程立项之前,我们所已经有意识地在招揽小卫星工程所需要的各种人才,一方面继续保留传感器实验室的队伍,另一方面就是对外招贤纳士。”杨根庆告诉记者,上海微系统现任副所长刘海涛就是当年因小卫星工程发展需要引进的。

  “招刘海涛进来我们费了不少功夫。”杨根庆回忆说,刘海涛是中国科技大学博士毕业生,主要做X光的骨密度测量,计算机能力也很强。他个人的条件很符合小卫星工程的需要。

  “当时有三家单位要我,属微系统所这边的工资最低,有一家公司答应给我的起薪是每月1万元。但我跟微系统所谈的时候,觉得搞小卫星很有挑战性,而且杨根庆对我很重视,我回中科大后,他还经常和我联系。我觉得要做些事情,领导的重视非常重要。所以思量再三,还是决定来微系统所。”刘海涛说。

  刘海涛到上海微系统所小卫星工程中心以后,发挥了很大作用,他个人的成长也很快。他有较强的管理和领导才能,技术基础也比较好,担任小卫星工程中心计算机的主任设计师,工作做得相当好。

  除刘海涛外,赵宏宇、孙宁、段登平几位年轻骨干也是当时根据需要招聘进来的硕士毕业生。以这四个人为主形成了四大块:计算机软件、通讯、卫星控制、测控。他们构成了整个卫星的主要支撑队伍。

  “他们不仅悟性很高,基础也好,能很快上手新的东西。最主要的是,我们的队伍从一开始就年轻化。”杨根庆说,小卫星工程中心有130多名正式员工,其中26名编制在上海微系统所,十几名在上海技物所,其中有将近30名研究生和好几个博士后。

  2003年10月,“创新一号”存储转发通信小卫星于成功发射入轨,卫星发射入轨后进行了大量的应用试验,结果表明卫星通信系统具有非常好的通信能力,达到同类卫星的国际先进水平。

  2004年,“创新一号”存储转发通信小卫星获上海市科技进步奖一等奖,2005年,获国家科技进步奖二等奖。以上海微系统所科研人员为主体的“创新一号”小卫星研究集体,还荣获2005年中国科学院杰出科技成就奖。

  “更重要的是,小卫星打开了中科院进入航天中心的门槛。”杨根庆说,小卫星工程部以“创新一号”存储转发通信微小卫星研制为起点,发射入轨后投入双向数据通信为目的;同时培养了一支以年轻人为主的科技研制队伍,并通过总结小卫星研制的先进经验,形成中国科学院的小卫星研制基地。

  2001年9月,上海微系统所在进入知识创新工程二期之后,重点开展了微小卫星等系统的核心技术创新和集成创新,以系统为牵引,带动MEMS器件、信息功能材料及相关器件技术及新型能源技术的进一步发展。

  举世瞩目的神舟七号载人飞船将于今年底发射,而与神舟七号同时发射的,有一颗重量只有40公斤的伴星。这颗伴星由中科院小卫星工程中心负责研制。这颗伴星携带的CCD立体相机,将近距离拍摄在轨飞行的神舟七号,并摄制中国首张飞船在轨飞行的三维立体外景照片,这将成为中国载人航天事业飞向新征程的历史见证。

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