他們“眾籌”一顆衛星

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衛星創新院空間新技術試驗衛星研制團隊。衛星創新院供圖

■本報見習記者 江慶齡

2022年5月，中國科學院微小衛星創新研究院（以下簡稱衛星創新院）空間新技術試驗衛星研制團隊的17名隊員，在連續顛簸數十小時后終于從大巴車上下來，每個人的腿都腫得不行。但大家沒休息，馬上開始在酒泉的工作，為“創新X”系列科學試驗衛星的首發星——空間新技術試驗衛星發射做準備。2022年7月27日，衛星被“力箭一號”運載火箭順利送入太空。

如今距離發射已過去一年多，這顆外形酷似蜻蜓的衛星在持續產出科學數據。回憶衛星研制的點滴，大家印象最深的是齊心攻關的昂揚狀態。

今年初，得知被評為2023年中國科學院年度團隊后，團隊成員表示，這個榮譽不僅屬于空間新技術試驗衛星研制團隊，更屬于參與這個項目的所有單位。大家仍在努力，希望通過進一步降低平臺成本和發射成本，讓科學家有更多申請太空實驗的機會，促進我國基礎研究發展。

“新”衛星和“新”團隊

2021年初，中國科學院“力箭一號”運載火箭首飛工程立項，基于“共擔風險、科學優先”的原則，空間新技術試驗衛星獲得了一個被搭載上天的機會。

衛星創新院科學衛星總體研究所所長、工程副總師張永合介紹，“創新X”意味著創新交叉、創新無極限，從項目遴選、構型設計到人員配置，創新體現在每一個環節。這是一種全新的“眾籌”模式，由各參與方自主投入，多個不同類型的載荷“湊”在一顆衛星上進入太空，以獲得太空科學實驗和技術驗證的機會。

空間新技術試驗衛星很快立項，收到了上百份申請，經過認真篩選，確定將有19套載荷搭載于這顆衛星上天。“我們遴選的新載荷、新技術產品，大部分都是在航天領域就差‘臨門一腳’的基礎研究和新技術。”張永合介紹。

由衛星創新院研究員張曉峰擔任總師的衛星研制團隊隨之組建，團隊骨干力量多是“85后”“90后”，人數最多的時候也不到20人，其中有一半成員是第一次獨立承擔項目。

為了確保項目順利推進，團隊采用“雙責任制”，每個分系統由一位有經驗的“師父”擔任主任設計師，負責技術和質量的把關，再由年輕的“徒弟”主導方案設計和項目推進。

劉瑞和李天童是非常有代表性的一個組合，兩人同屬于結構分系統，分別擔任主任設計師和主管設計師。劉瑞將這項工作形容為“命題作文”，面臨的最大挑戰是如何將所有載荷都擺放在1立方米的空間里。

兩人在一個月的時間里，反復嘗試和調整，設計了上百個放置載荷的版本。設計過程中，有一臺全鋁自由曲面相機，始終找不到合適的位置。有一天他們突發奇想，把相機通過支架掛在了衛星的側面，發現能夠很好地解決散熱面的問題，同時把寶貴的頂部空間釋放出來。

就是在這樣的靈感加持和不斷嘗試下，項目穩步推進，團隊中的年輕人也和這顆“新”星一起快速成長。

當時受疫情影響，很多載荷單位無法現場開展試驗工作，總體主任設計師畢幸子和兩位隊員一起，完成了幾乎所有載荷的測試；合作團隊進不了現場，基于裝配說明書和遠程指導，李天童完成了帆板的安裝；被封控在家的熱控主任設計師劉鎏隨時在線，保障包括這顆衛星在內的多個任務的遠程測試……項目結束時，團隊里的“90后”們，都已成長為可以獨當一面的多面手。

把5年壓縮到一年半

空間新技術試驗衛星的重量為620公斤，研制這種體量的衛星一般需要3到5年的時間。然而，“力箭一號”運載火箭原計劃于2021年底發射，這意味著從項目立項到發射，團隊只有不到1年時間，最后也僅放寬了半年。

這是一個由衛星創新院自籌經費的項目，時間緊、任務重、經費緊張、人員有限。為了節省時間以及降低成本，張永合一開始就定下了“一步正樣”的計劃，即從設計、生產測試、試驗，到最后飛上太空的，都是同一顆衛星。此外，團隊進行了很多大膽的嘗試：把原來型號剩下的鑒定件進行評估后再利用、復制已有的設計方案和接口、借用其他團隊的星載計算機提前做測試和準備……

衛星研制團隊還需要協調所有載荷單位的進度。每一個載荷至少對應著一家單位，而其中很多都是航天領域的“新兵”。為了同載荷單位保持密切溝通，團隊提前制定了相關規范、驗證要求并作了格式約定，下發給各單位，同時開展了多次線上輔導，幫助解決相關工程問題。

與此同時，載荷的數量也在反復變動，有新的載荷想要加入，也有已入選的載荷因為進度跟不上而不得不中途退出。為此，團隊有針對性地對衛星進行了設計：提供豐富的接口，以滿足不同載荷的需求；設置完善的故障隔離，確保個別載荷的故障不會影響整體。

在這些創新方法的加持下，衛星按時交付。“我們創造了很多方法，按照航天的方式制定計劃流程，每一步都很清楚。”張永合說。

乘坐大巴車跨越3000公里

2022年1月31日，春節前的最后一天，團隊順利完成了熱實驗的最后一個測試，成員們得以在春節期間稍事休息。

4月底，衛星具備出廠條件，但將衛星順利運往酒泉是個問題。在上海疫情防控的特殊背景下，衛星的發射試驗隊員進入基地需提前完成14天的隔離。為保障衛星運到發射場后有人接應，團隊決定采取人星分離、三線保障的措施，將人員分為“接衛星”“送衛星”“運衛星”三批，通過公路運輸前往酒泉。

最終，歷時74小時、經過17次檢查、跨越3000公里，衛星終于從上海被順利運送至酒泉衛星發射中心。而由張曉峰帶隊的17名隊員，乘坐大巴車前往，吃住都在車上。“一開始的通知是中途不能停車，需要大家備上紙尿褲。我還擔心會有隊員不愿意去，結果點到的人都立馬答應了。”張曉峰告訴《中國科學報》。

在發射場，團隊創下了停留時間最長、留下人數最少的紀錄。由于火箭發射推遲到7月底，團隊在酒泉停留了3個月。發射場的人來來走走，最后只剩下7個，分別負責4個不同的陣地，畢幸子更是單獨負責一個陣地的觀測。

一級點火、二級點火、三級點火，衛星釋放，帆板展開……7個人緊繃的神經終于放松下來，衛星任務正式開啟。而團隊成員沒有時間慶祝，有的要做衛星飛控工作，有的要為另一顆衛星發射做準備，大家隨即各自奔赴下一個任務現場。

期待開創科學研究新范式

“全球首張寬視場X射線聚焦成像天圖”“我國首幅太陽過渡區圖像”“國際迄今最亮伽馬暴”……空間新技術試驗衛星發射后，好消息不斷，目前已有44項空間新技術完成在軌驗證，部分技術產品已實現推廣應用。衛星為這些新發現提供了很好的技術支撐。

與這些亮眼成果相比，最令張曉峰印象深刻的是最后一次裝星時，把一條電纜裝短了。此時衛星即將出廠，已經來不及拆星重裝，最終決定臨時加做一條電纜。

當晚，張曉峰把所有的設計師召集起來，讓每個人思考有無遺漏的地方。“我當時說，這雖然是自籌項目，但它同樣承載了許多科學家的期許，我們要把它當成國家的大任務去對待。”

團隊中的每個人也都是這么想的，十分珍惜這次機會，也在期待這顆“新”星開創的模式成為一種科學研究新范式。

衛星發射一周年時，張永合與“力箭一號”運載火箭總設計師楊毅強共同發布了“創新X”科學航班計劃。該計劃將面向全球征集有在軌驗證需求的新載荷、新產品，利用“力箭一號”運載火箭，每年搭載4顆50公斤級科學微納星、2顆100公斤級科學微小衛星、1顆600公斤級科學試驗衛星發射升空。