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湘江新区“造星梦”:搭载四项科学实验 验证技术前沿

2018-01-22 23:21:0 | 来源:星辰在线 | 作者: | 编辑:何灿

  星辰在线1月22日讯(星辰全媒体记者 岳珊 通讯员 张璋 潘雅)随着喷薄而出的熊熊烈焰,长征十一号固体运载火箭承载着“一箭六星”,北京时间1月19日12时12分,在酒泉发射中心发射成功。“湘江新区号”“全图通一号”两颗“新区产”卫星成功进入预定轨道。

(在酒泉卫星发射中心,卫星经过了一系列严苛的测试。通讯员 王志伟 摄)

 

(北京时间2018年1月19日中午12点12分,天仪研究院自主研制的“湘江新区号” (潇湘二号)和"亦庄·全图通一号"两颗卫星搭载长征十一号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。资料图。)

  “湘江新区号”是一颗以国家级新区湖南湘江新区命名的卫星,也是继“潇湘一号”“陈家镛一号”后,天仪研究院研制的第三颗商用卫星。随着这颗借力军民深度融合的商业化科学实验卫星的升空,标志着天仪研究院TY系列平台技术愈加成熟、研发能力愈加精湛,也从侧面反映了新区智能制造产业不断升级完善,科技创新助推“新区制造”走向“新区智造”。商业航天尤其是微小卫星的春天正在来临,未来还将给人们带来更多惊喜。

  攻克重重困难 研制周期不到一年

  卫星,在很多人心中都是“高大上”的存在,对于卫星的了解基本还停留在体积庞大,科技含金量高,发射成本高,由国家主导的科研项目。而商业航天、微小卫星的发展完全打破了人们传统的想象。

  2016年初,天仪研究院落地,怀揣造星梦的杨峰和任维佳在麓谷的航天亚卫科技园开启了他们的梦想。天仪研究院成为中国首批民营商业微小卫星服务公司。“潇湘一号”6U结构、8公斤重、23瓦功耗,寿命半年到一年,是基于国际立方星标准的一颗微小卫星。2016年11月10日上午,“潇湘一号”在酒泉卫星发射基地搭载长征十一号运载火箭成功发射,这是湖南第一颗商业化科学实验卫星。继“潇湘一号”之后,2017年2月15日,天仪研究院成功发射中以合作的首颗微重力化工实验卫星“陈家镛一号”。

  “湘江新区号”为标准6U卫星,8公斤重。2017年2月,天仪研究院确定了 “湘江新区号”卫星平台的基本框架,进入研发阶段;10月份开始整星的基层测验;11月到12月进行整星的太空环境模拟实验、热真空等一系列测试;2018年1月“湘江新区号”卫星完成整星装配,整个研制周期不到一年。“这个记录应该是全世界第一。因为一般的小卫星创业公司或者是大学,他们一开始设计到卫星发射一般是两到三年时间,而我们不到一年时间。”天仪研究院创始人杨峰说。正是由于他们不断的努力,才把原来需要等待至少5-10年的太空科学实验时间缩短到1年之内,成本更是降低了几个数量级。

  在“湘江新区号”研发实验室里,研发人员们用不到一年的时间研制成了“湘江新区号”卫星。回忆研制过程,天仪研究院结构工程师李晓明泯然一笑,过去一年困难天天有,但只能一个一个排除。项目管理工程师吴兴贵坦言:“去年下半年每天都在加班,在最后两个月关键期几乎没休息过一天。”他说,研制过程中经常会出现各种困难。去年10月,发现卫星上的一个自控部件在集成过程和单个部件测试,都没有问题,但是在连入整星以后,通讯就出现了故障。“这个问题困扰了我们一个月,后来很多专业人员在一起讨论、测试,发现是它部件里一行代码bug导致。可能很不起眼的部分,却能造成整个项目的失败。整个研制过程中,这样的情况很多,因此需要不断地测试,发现问题,并解决问题。”

  8人护送出征酒泉 卫星飞天成功

  1月10日,“湘江新区号”在内的两颗卫星由天仪研究院8人组护送出征酒泉卫星发射中心。

  为确保卫星成功发射,“湘江新区号”运往酒泉发射前,研发人员对卫星进行了一系列严苛检测。李晓明说,从长沙到兰州,再到酒泉的运输过程,花了整整两天,路上只要有台阶或者是地面不平的时候,都是用专门定制的箱子抬着、搬着,小心翼翼保护着。

  为了检验运送过程卫星的状态是否改变,在酒泉,研究人员又进行了一番测试。李晓明向记者介绍,卫星发射前会用透明的膜贴在太阳帆板上,防止污染、损害。把膜摘掉后,还会用酒精擦拭一遍,将可能有的灰尘擦掉,避免对飞天以后造成影响。另外,发射前也要确保电源充足,如果未上天之前,就已经电源不足,那卫星上天以后可能会跑到太阳照不到的地方,由于刚开始入轨,不太稳定,因此充电效率低,电池一旦到了警戒线,那么上天以后可能就是白费了,所以在将“湘江新区号”装上火箭前,要确保它的满电状态,电池的能源对卫星来说就相当于生命线。

  星辰全媒体记者了解到,火箭飞天,在穿越大气层时会经历剧烈震动,卫星得承受住随机振动、冲击和加速度等力学实验,飞天后,卫星在太空中运行,阳光直射,局部温度得高达上百摄氏度,而进入地球的阴影后,局部温度降低到零下七八十摄氏度,所以热真空实验和高地温度实验也必不可少。

  从天仪研究院到酒泉发射基地实验室里,卫星经过了一系列严苛的测试后终于达到了可发射状态。1月13日晚上8点左右,卫星成功装入长征十一号运载火箭,等待发射。

  1月19日12时12分,“湘江新区号”的成功发射。“卫星的成功发射也只是达到及格,之后的各个环节也很重要。比如卫星上去以后,首先要从星箭分离机构里弹出来,然后展开天线,接收信号,再展开太阳帆板,稳定姿态,保持能源充足,以确保卫星正常工作,不出现故障,顺利完成实验”。李晓明说,“湘江新区号”上天后,将会进行全方位监测,如果卫星运行好,后期会进行加强版的试验。

  搭载四项科学实验 验证技术前沿

  据了解,以科学实验和技术验证为主的“湘江新区号”卫星此次搭载了光纤测温技术试验、空间软件无线电试验、业余无线电试验和光学稳像试验等四项科学实验。与之前的“潇湘一号”卫星相比,“湘江新区号”在平台上控制更精准,能源更充足,计算机软件更好,是“潇湘一号”的升级版;另外,由于两颗卫星搭载的载荷不一样,因此,在实现功能上也有所不同,在“潇湘一号”卫星的基础上新搭载了光纤测温技术和业余无线电两项试验。

  “光纤测温技术对航天领域来说是一个创新。”李晓明解释,目前卫星采集温度主要依靠的是传感器,一个传感器至少有两根线,而大卫星可能有上百个传感器,上千根金属材质的线不仅会增加重量,占用空间,还增加了制造、发射的成本。李晓明介绍,“湘江新区号”搭载的光纤测温技术试验刚好解决了这个问题,一根光纤便于检测问题,完成所有任务,不占用空间,节约成本,而且能高效率检测,使大卫星系统更简单化。另一项业余无线电试验是由业余无线电爱好者自己做的一个实验,业余无线电爱好者根据自己的想法做成成品之后,搭载在“湘江新区号”上,飞天以后进行试验。

  科技创造无限可能 小卫星撬动千亿产业集群

  微小卫星创造无限可能,关键看载荷。天仪微小卫星可以根据需求配置不同的模块化载荷,例如结构、电源、通信等。某种意义上,可以理解成“私人定制”的卫星。技术成熟后,微小卫星将成为地面与太空的运载工具,将任何想研究的试验送上太空。

  随着小卫星的研制成本、发射成本越来越亲民,卫星应用也不再仅仅服务于专业机构。去年3月,天仪UCloud共同研制国内首颗分时租赁天文卫星“UCloud云汉号”,该卫星将搭载专业的光学天文望远镜,开放给天文爱好者们分时租用。“价格初步估计是一小时两三千元。”杨峰介绍,天文爱好者可以通过登录网站,控制整个卫星,拍摄任何想要拍摄的区域。这也是国内商用航天卫星领域首次接入云服务。

  相关数据显示,预计中国商业航天市场将在2020年达到8000亿元人民币,商业航天产业迎来重大发展机遇。事实证明,中国有充足理由搏击这一巨大的市场蓝海。用长沙天仪研究院CTO(首席技术官)任维佳的话来说,乘着技术进步的东风,商业航天尤其是微小卫星的春天正在来临。

  “新区造卫星的不断升空,从一个侧面反映出正不断走向完善的新区科技体制创新,助推着新区制造向新区智造的升级。”任维佳告诉记者,预计今年研发的15颗小卫星将整合湖南上下游企业相关行业资源,形成合力,进一步推动军民融合产业的发展。

  回想创始之初,杨峰说,商业化用途的微小卫星,资金和技术的门槛都极高,当时国内还很少有投资机构看好这个看似“天方夜谭”的项目。“但湖南湘江新区有着湖南人敢为天下先的新办法,以政府母基金为引导,成功为我们筹集了启动资金。”除了解决创业之初的资金难题,湖南湘江新区的创业服务中心还为这支科研团队量身打造了一揽子贴身服务方案。公司的科研团队只需要专心做好科研,其他事情几乎由新区一手包揽。设立500亿元产业发展基金和重大战略项目投资基金,只是湖南湘江新区改革创新实现新突破的一个小侧影。

  杨峰说,卫星命名为“湘江新区号”,以表达对湖南湘江新区为他们提供原始股本投资的感谢。“我们计划在未来两年,发射20颗卫星,用于空间科学试验、技术验证等。”未来,太空中将有越来越多的小卫星将烙上“新区智造”。

  今年以来,新区高新技术产业投资增长101.9%,战略性新兴产业投资增长38.1%,岳麓山国家大学科技城建设快速推进,国家军民融合创新示范区核心区创建有力推进。如今,在湖南湘江新区,“一核一圈多点”双创工作格局已经构建,今年新添长沙高新区创业中心、梅溪湖创新中心等10个示范性众创空间,双创空间或基地达到60余个。在双创平台有力带动下,今年以来湖南湘江新区新增市场主体3万余个(其中注册企业超1.8万个),同比增长12%以上。改革创新带来了营商环境的持续优化,良好的营商环境有力助推了高新技术产业投资增长,新区聚集的科教资源优势逐步转化为经济发展优势,成为新区高品质、高水平发展的强大引擎。




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