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揭秘微小卫星
发布时间:2017-11-16 14:33:04    来源:德阳晚报    责任编辑:涂策

  位于上海张江园区的中科院微小卫星创新研究院,是一个神秘的地方。进门的“卫星墙”上“挂满”了已发射上天的约20颗卫星模型,包括量子科学实验卫星(“墨子”)、暗物质粒子探测卫星(“悟空”)、“天宫二号”伴随卫星、碳卫星等“明星级”小卫星。

  近日,中国青年报·中青在线记者来到这里,揭秘“小卫星家族”背后的故事。你可能无法想象,小卫星背后,是一个平均年龄仅31岁的青年科学家团队。

  卫星不一定都是“大个子”

  与传统观念上的“大卫星”相比,微小卫星身材较为娇小。

  2015年3月30日,我国首颗新一代北斗导航卫星发射成功。这颗卫星从原先的几吨“瘦身”到800多公斤;原本十几个分系统需要20多台计算机控制,现在优化为1台,大大提升了卫星的运行效率。在“瘦身”过程中,采用的新技术占比超过70%。

  “小卫星”到底“小”到什么程度?2016年与“天宫二号”一起发射的“天宫二号”伴随卫星,体积相当于普通笔记本电脑摊开时的大小。它可以对 大型飞行器进行探测及状态监控。“就像我们在电影《星球大战》里看到的飞船旁边的小卫星那样转。”中科院微小卫星创新研究院微纳卫星研究所副所长、“天宫 二号”伴随卫星主任设计师曹金说。

  只有50公斤重的“天宫二号”伴随卫星目前已圆满完成“天宫二号”和“神舟十一号”组合体伴飞观测、红外全景成像等多项新技术试验。

  “原来的卫星一般是比较大的。但是,小卫星是科学创新发展的趋势。”曹金说,今后随着智能化和卫星集成度越来越高,微小卫星就会像北斗导航卫星一样,从原来的几吨重量“瘦身”到几百斤。

  会“跳舞”的碳卫星

  不仅在体积、重量上“瘦身”,年轻的卫星团队还希望在技术上赋予“微小卫星”更多突破点。

  “会跳舞的卫星”是中国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星的昵称。研制过程中,科学家们用“会跳舞”来形容这颗碳卫星在监测二氧化碳过程中所呈现的动态运行轨迹。

  与以往只用单一对地姿态探测地球的气象卫星不同,碳卫星采取了几种观测模式交互进行的方式。一会儿启用耀斑观测模式,利用太阳在海面的镜面反射 提高信噪比,获取海面上空的二氧化碳数据;一会儿启用天底观测模式,利用地面的漫反射特性开展地面二氧化碳的观测;一会儿启用目标模式,用于跟踪地面的特 殊目标(如源排放区),在约9分钟的飞越目标区观测期间内,这一模式可提供对观测点的大量观测数据。

  观测的过程中,碳卫星要不断调整“姿势”,跳起“太空华尔兹”。

  它是世界上第三颗提供二氧化碳数据的卫星,在研制初期,没有模式可供借鉴。仪器是新的,卫星也是新的。“研制上的困难主要来源于观念,要不要做 这个卫星?要不要突破?”碳卫星副总设计师张永合说,研制过程大概持续了6年,通过项目的不停优化、商讨,最终碳卫星在2013年取得关键技术的突破。

  2011年接手碳卫星总体设计时,年轻的设计团队大胆提出了“让卫星跳舞”的主意,并朝着这个艰难的目标前进。碳卫星的研发有助于提高我国环境气候的研究水平和国际话语权,同时也有利于向老百姓解释当下的雾霾等现象。

  每个人都能够拥有自己的卫星?

  “我们现在一年发射15颗到20颗卫星不成问题。”中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗导航卫星总设计师林宝军自豪地说。在研究院蓝色的“太空墙”上写着几个大字——只要坚持,梦想还是可以实现的。

  从过去几年才发射一颗卫星,到现在一年可以发射15颗到20颗卫星;从卫星平台研制“跟跑”欧美国家到“领跑”世界,青年科学家团队正在不断突破现有技术,创造奇迹。

  去年12月,中科院微小卫星创新研究院在中科院率先行动,成为首批四类机构改革验收中唯一全票通过且排名第一的单位。改革持续了26个月,其间发射了13颗卫星,占到该研究院成立14年发射卫星总数的68%。

  更多、更小、更轻的卫星,是未来的发展目标。

  曹金说,以后的目标是卫星小到“能用手拿”,“我们有一个想法,就是未来让每个人都能拥有一颗自己的小卫星。”曹金认为,未来30年,人们很有可能可以通过自己的小卫星与太空对话,就像使用手机一样方便。

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