近半年來，幾乎每隔幾天，大連理工大學(xué)（以下簡稱大工）航空航天學(xué)院教授于曉洲就要跑一趟北京。
5月10日，由該校航空航天學(xué)院微納衛(wèi)星與電推進團隊研制的大連1號-連理衛(wèi)星（以下簡稱大連1號）搭載天舟六號貨運飛船，由長征七號遙七運載火箭成功發(fā)射入軌。
就在這幾天，距離地球幾百公里外的太空，大連1號組合體已經(jīng)開始發(fā)回數(shù)據(jù)。作為衛(wèi)星總指揮，于曉洲前往北京的目的就是與相關(guān)單位一同確保衛(wèi)星系統(tǒng)的運行狀態(tài)正常。
(資料圖片僅供參考)
“大連1號不僅是大工發(fā)射的第一顆衛(wèi)星，也是遼寧省發(fā)射的第一顆衛(wèi)星，我們希望能最大限度發(fā)揮它的價值。”接受《中國科學(xué)報》采訪時，于曉洲這樣說。
“不能在時間上領(lǐng)先，技術(shù)上就做到最好”
對于曉洲來說，衛(wèi)星發(fā)射并不陌生。在其他高校工作時，他已經(jīng)主持發(fā)射過多顆衛(wèi)星。即便如此，當(dāng)2019年接到時任大工校長郭東明和大工航空航天學(xué)院院長夏廣慶的邀請，來到大工參與大連1號的研發(fā)時，他的心情依然很激動。
“因為和我以前研制的衛(wèi)星相比，大連1號將會采用更多新技術(shù)，對我個人來說，這是一次機遇與挑戰(zhàn)。”他說。
作為衛(wèi)星總設(shè)計師，夏廣慶告訴《中國科學(xué)報》，大連1號使用了一臺高分辨率多光譜相機。“作為一顆20公斤級的微納衛(wèi)星（一般指質(zhì)量在1~100公斤之間的衛(wèi)星），大連1號可以在軌全色譜段實現(xiàn)亞米級分辨率，并用于對地觀測。這在國際上都是不多見的。”
此外，與傳統(tǒng)衛(wèi)星姿態(tài)與軌道控制動力系統(tǒng)采用的推進劑不同，這顆衛(wèi)星使用的新型推進系統(tǒng)既可以大幅提升衛(wèi)星在軌快速機動能力，還具有無毒、能量高、功耗低、可預(yù)包裝等特點。
于曉洲介紹說，以往由于缺少適用于微納衛(wèi)星的國產(chǎn)操作系統(tǒng)，制約了我國微納衛(wèi)星的發(fā)展。2021年，國內(nèi)多家航天研制單位聯(lián)合開發(fā)了一系列基于OpenHarmony的高性能微納衛(wèi)星單機。如今，OpenHarmony經(jīng)過二次開發(fā)，構(gòu)建出適用于航天的國產(chǎn)實時操作系統(tǒng)。大連1號便首次采用了國產(chǎn)芯片運行OpenHarmony操作系統(tǒng)，大幅提高了衛(wèi)星的可靠性與實時性。
讓于曉洲激動的另外一個原因，是此舉可以為大工人圓一個屬于他們自己的“航天夢”。
據(jù)夏廣慶介紹，在啟動大連1號的研制工作之前，大工從來沒有進行過衛(wèi)星整體研發(fā)方面的探索。做了幾十年衛(wèi)星動力系統(tǒng)研究的夏廣慶，面對近些年國外以SpaceX為代表的科技力量對于衛(wèi)星動力系統(tǒng)的巨大需求，萌生出一個念頭——我們?yōu)槭裁床荒茏约鹤鲆活w高水平的衛(wèi)星呢？
彼時，國內(nèi)高校發(fā)射衛(wèi)星已經(jīng)不算是太新鮮的事情，一些高校早已經(jīng)“捷足先登”。于是，從研發(fā)之初，大連1號的性能要求就被提到了一個很高的位置。正如于曉洲所言，“既然在時間上不能領(lǐng)先，就要在技術(shù)實力上做到最好”。
2019年，大連理工大學(xué)投入建設(shè)了“先進微納衛(wèi)星技術(shù)學(xué)科交叉研究平臺”，并不斷加大支持力度，形成了一個平均年齡37歲的衛(wèi)星研發(fā)創(chuàng)新團隊。而隨著衛(wèi)星研發(fā)工作的推進，他們慢慢發(fā)現(xiàn)，自己所收獲的遠不止一顆衛(wèi)星這么簡單。
“帶著使命感去做事情”
雖然已經(jīng)開始發(fā)回數(shù)據(jù)，但大連1號目前還沒有真正被“放入太空”。
“大連1號是由天舟六號貨運飛船帶入太空的，但目前仍搭載在貨運飛船外側(cè)。根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)需求，它需要選擇合適的時機進行在軌釋放。”大工航空航天學(xué)院副教授鹿暢告訴《中國科學(xué)報》。
值得一提的是，之所以采用貨運飛船搭載的方式發(fā)射，是因為此前研究團隊成功申請到一個免費搭載的資格，這使得衛(wèi)星的研制發(fā)射成本被大大縮減。但同時，他們也要為此付出一定的“代價”。
“貨運飛船工作人員對于衛(wèi)星嚴(yán)謹(jǐn)?shù)浇跤诳量痰墓ぷ鲬B(tài)度，即便是我這個‘過來人’都感到很吃驚。”于曉洲說，大家會把每個過程都細(xì)化，每一步都需要詳細(xì)的方案考慮各種場景與情況，即便只是使用一次吊車，都要進行詳細(xì)規(guī)劃并填寫相關(guān)文件。
“可以說，在此次衛(wèi)星研制工作中，我和我的學(xué)生得到的最大收獲，就是這種遠超一般飛行任務(wù)的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真精神的熏陶。”于曉洲說。
這種感覺并不是于曉洲獨有的。在記者采訪過程中，多位參與其中的學(xué)生都表達了類似感受。比如該校航空航天學(xué)院研究生徐楊便直言，她印象最深的事情就是為了滿足天舟飛船嚴(yán)格的搭載要求，研發(fā)團隊要針對很多以前沒有引起重視的問題，開展數(shù)次多方參與的評審會。
“由于衛(wèi)星要搭載天舟貨運飛船并長期在軌，在這方面團隊幾乎沒有什么經(jīng)驗可參考，所以每次評審會，我們的方案都要被仔細(xì)推敲，遭遇各種提問甚至是質(zhì)疑。會后，我們要針對這些問題一一找出解決方案。”徐楊說，這個過程還伴隨著時間緊迫、多單位協(xié)調(diào)等各種困難。“但最終，這些問題在團隊的努力下被全部解決。”
“航天任務(wù)只有一次機會，要依靠整個團隊的配合完成，每一項工作、每一個步驟都關(guān)乎任務(wù)的成敗。每個人的工作都影響整個團隊，不能因為自己的失誤與大意導(dǎo)致團隊成員的努力付之東流。”團隊成員、該校航空航天學(xué)院研究生王鈺淞說，“所以，要帶著使命感去做事情。”
為學(xué)校“蹚出一條路”
作為大工乃至遼寧省首顆發(fā)射的衛(wèi)星，大連1號的成功發(fā)射無疑為大工的衛(wèi)星研制和發(fā)射工作開了一個好頭。根據(jù)規(guī)劃，未來他們還將繼續(xù)研制新的衛(wèi)星，不過新衛(wèi)星卻不一定全部要走“高端路線”。
據(jù)于曉洲介紹，未來對于衛(wèi)星的研發(fā)，他們將采取“兩條腿走路”的方式。“也就是說，一方面我們會集中科研力量，研發(fā)更高端的科研衛(wèi)星；另一方面會組織學(xué)生作為研發(fā)主體，研制一些以鍛煉學(xué)生科研和動手能力為主要目的的教學(xué)衛(wèi)星。”
事實上，在大連1號的研發(fā)過程中，大工的學(xué)生便參加了由中國宇航協(xié)會和國際宇航聯(lián)合會共同發(fā)起的世界大學(xué)生立方星挑戰(zhàn)賽。比賽中，學(xué)生們從大連1號的研發(fā)中吸取經(jīng)驗，一舉獲得了該項賽事的特等獎。
“作為特等獎的獎勵，中國運載火箭技術(shù)研究院將為我們提供一次免費發(fā)射微納衛(wèi)星的機會。我們下次發(fā)射的經(jīng)費問題已經(jīng)解決了。”夏廣慶笑著說。
“因為對于高校，特別是有飛行器設(shè)計相關(guān)專業(yè)的高校而言，提升學(xué)生們對飛行器的總體認(rèn)知是人才培養(yǎng)工作的重要內(nèi)容，而微納衛(wèi)星具有一般衛(wèi)星的多學(xué)科交叉融合的特點。”夏廣慶表示，這就決定了其在高校相關(guān)人才培養(yǎng)方面能夠發(fā)揮重要作用。
此外，由于具有多學(xué)科交叉融合的特點，以大連1號為代表的微納衛(wèi)星研發(fā)自然會形成一個吸引多學(xué)科參與的平臺。事實上，在規(guī)劃中，大工航空航天學(xué)院衛(wèi)星研發(fā)團隊已經(jīng)考慮在校內(nèi)外擴大學(xué)科參與的廣度和深度。
“大連1號的成功發(fā)射固然重要，但我們更希望借此為學(xué)校的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)蹚出一條路。”夏廣慶說。
眼下，于曉洲正計劃成立一個學(xué)生俱樂部或社團，使對衛(wèi)星研發(fā)有興趣的學(xué)生更方便地參與其中。他希望最終能在大工形成一種衛(wèi)星研發(fā)的文化傳承。
“如果讓學(xué)生們自己動手做，最終是否成功并不重要，重要的是這一過程對學(xué)生的鍛煉。如果能借此培養(yǎng)出一批我國衛(wèi)星研發(fā)領(lǐng)域的棟梁之材，對我們這些老師來說，比發(fā)射幾顆衛(wèi)星更重要。”于曉洲說。
