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“北斗精神”托起小卫星:中科院微小卫星创新

作者: 布谷信息 发布时间: 2020年10月02日 08:57:23

  一天的数据量,打印出来跟东方明珠一样高

  “北斗精神”托起小卫星:中科院微小卫星创新研究院的故事

  北斗三号卫星、暗物质粒子探测卫星、量子科学实验卫星、神舟伴星、全球二氧化碳监测科学实验卫星、微重力技术实验卫星……近年来,一颗又一颗令人瞩目的小卫星,从位于上海浦东一个科研团队平均年龄仅34岁的单位横空出世、一飞冲天。

  这个年轻的单位是中国科学院微小卫星创新研究院。走进这个小卫星的世界,从一扇扇深夜灯火通明的窗户中,从一个个凝心聚力攻坚克难的项目团队中,处处感受到“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神。

  小卫星的大能量

  根据整星质量,国际上一般将卫星分为三类:2000千克以上的为大型卫星;1000千克至2000千克的为中型卫星;1000千克以下的为小型卫星。随着我国在导航、通信、遥感、科学探测等方面对航天需求大幅度提升,发展低成本的小卫星是大势所趋。紧跟时代发展步伐、面向国家重大战略需求,2003年中国科学院与上海市共建成立上海微小卫星工程中心,2017年成立中国科学院微小卫星创新研究院。

  围绕着中国北斗卫星导航系统的国家重大科技专项,中科院微小卫星创新研究院牵头组建了中科院北斗导航卫星研制团队,共承担2颗新一代北斗导航卫星和10颗北斗三号MEO组网卫星的研制任务。

  2015年3月,中科院北斗导航卫星研制团队成功研制发射了我国新一代北斗导航卫星首发星,拉开了我国北斗全球系统组网建设的序幕。这颗卫星身材虽小,能量却很大。研制团队突破了基于相控阵的星间链路技术,实现了“一星通,星星通”,让卫星能够“天上对话”“星星组网”,解决了制约北斗全球组网的瓶颈问题。

  创新,是这支“航天新兵”的基因。秉承“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”理念,中科院北斗导航卫星研制团队独创构建了MEO卫星“2氢2铷”的星载时频系统,突破了时频无缝切换技术,为北斗全球系统提供了更精准的时频基准;突破了卫星自主诊断恢复技术,让卫星具有了“自诊断、自恢复”能力;首次采用了基于氮化镓的固态功率放大器,可有效提高信号质量。

  北斗导航卫星研制团队还集成了中科院多家院所优势力量,如:上海天文台氢原子钟、武汉物数所甚高精度铷原子钟、电子所行波管放大器、光电所星敏感器、上海技物所红外地球敏感器、国家空间中心自主运行单元等,为国家重大战略基础设施贡献了从元器件原材料、核心部组件、到卫星系统的全链条解决方案,为北斗系统服务全球做出了重要贡献。

  与“北斗”一起成长

  刚走出校门能干什么?许多人也许还在人生的道路上摸索。但在中科院微小卫星创新研究院,许多刚毕业的年轻人就已经挑起了研制我国新一代北斗导航卫星的大梁。2015年,新一代北斗导航卫星首发星成功发射之际,研制团队平均年龄仅31岁。他们在夜以继日的拼搏奋斗中,与我国北斗全球系统的建设一起成长。

  为实现2020年北斗卫星全球组网的目标,2018年,中科院北斗导航卫星研制团队高密度研制发射了8颗MEO组网卫星。仅一颗卫星,就有90余台套单机、近90000件元器件,按照正常进度,一颗星的研制加综合测试时间,至少需要39个月,需要判读遥测参数6000余条、执行遥控指令1700余条,整理多达150根电缆。8颗星的发射量,时间紧、任务重,这群年轻人是怎样拼过来的?

  “80后”的王亚宾是北斗三号卫星系统综测副主任设计师,他回忆说:“那一年,我们一直在奔跑,跟时间赛跑,与自己比拼。全年120天节假日几乎无休,累计加班时长7582小时,相当于每天工作20个小时以上。每天,我们要对40000多参数进行判读,要分析比对约10G的数据。如果把这些数据打印出来,摞起来的厚度高达400多米,相当于东方明珠的高度,而这仅仅是一天的工作量。”

  北斗三号卫星系统副总设计师刘迎春是一位母亲,却几乎没有时间陪陪孩子。2018年,她在空中飞行了98次,飞行里程121599公里,相当于绕地球3圈。在最忙碌的国庆假期,她从西昌回到上海做试验,晚上在实验室沙发上打了个盹,第二天乘坐最早的航班,飞到西安汇报试验情况,紧接着马不停蹄奔赴西昌继续发射场工作。三天里,她总共只休息了5个小时。

  “如果说2小时是一场电影的时间,我们的加班时间足以看2200场电影;如果2小时是家长每天陪伴孩子学习的时间,我们的加班时长,足够伴随着孩子从一年级补习到六年级。”王亚宾说,“我们一路走来,上下齐心,就要在北斗卫星的功能性能上做加法、误差噪声上做减法、密集组网上做乘法、个人得失上做除法。”

  做一颗宇航级“螺丝钉”