8载10星,他们将“国防科大”的名字嵌入太空

作者:文博论文查重     发表时间:2021-01-01 14:37:28   浏览次数:37


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  有这样一支团队,8载10星,百分百成功。从无到有,从小到大,突破多项关键核心技术,创造数个国内第一乃至世界第一,将“国防科大”的名字嵌入太空,创造航天领域的“科大速度”。这支敢打硬仗、勇于创新的队伍,正是国防科大空天科学学院快响团队。

  三天抢出一个最快纪录

  今年5月,在西昌卫星发射中心,一颗高精度视频星被装入火箭,整流罩扣上的刹那,在场参与研制的人都落了泪。“感觉像是送女儿出嫁。”该星副总设计师范才智形容这种依依不舍。

  这颗命名为“新技术试验卫星H星”的卫星,凝聚了团队整整三年的心血。疫情期间发射一延再延,为送它飞天,大家数月不回家,直接在西昌过年。距离发射只剩几个月时,需求方突然向总设计师李院士提出:“能不能让卫星响应速度再快一点?”H星单机设备达60套,光天线就有20根,系统如此复杂,牵一发动全身,来得及吗?李院士二话没说,带领团队仅用三天就拟定了修改方案,软硬件同步修改、重新测试,果然抢在发射前达到要求。而且,在快响4个特性之外,他们无意间创造出第5维特性——快速修改卫星状态。

  

  H星入轨后,如期传回图像,现场成员兴奋得拍红了手。

  人在地上操控H星,犹如在屋内操控房顶上的摄像头,能做到“现场直播”。该项技术在2014年发射的“天拓二号”上已得到过验证,但H星的精度更高。研制“天拓二号”时,团队派教员出国学习,为了节约经费,大家餐餐都是“老干妈”和豆腐乳;回国后为赶研制进度,他们把卫星的总装测试场地搬到千里之外的烟台,那里寒风凛冽,每天上班第一件事就是把茶杯里的冰块倒掉;怀着让卫星降价一个量级的梦想,团队从外面买来不同品牌和型号的相机、镜头,挨个拆解、试验、分析、重组,最后用几十万的成本实现了几百万的功能。“天拓二号”作为世界首颗人在回路直接操控、对运动目标连续跟踪监视的视频成像体制微卫星,需要时唤醒、其余时间休眠,至今在轨运行超6年,状态良好。

  造星“不按套路出牌”

  “这样做出来的卫星能上天吗?”在团队初涉卫星领域的一次评审会上,与会专家对一颗长得像笔记本电脑的小卫星提出质疑。这颗后来被命名为“天拓一号”的卫星,采取了90%以上没有上天经历的新方案,是世界首颗单板纳星。为节省空间、提升有效载荷,团队把所有元器件焊接、拼装到一个插板上;为降低卫星发射状态包络,他们用卷尺当天线;为降低成本,用800多元的芯片代替几万一片的。

  这颗星就算上天也“活”不了多久!有人这样断定,但团队却用半人多高的详细解决方案证明了其可行性。为验证设备在太空极端环境中的可靠性,他们守在试验设备旁边七天七夜甚至更长时间,寸步不离、昼夜监测实时数据。一旦发现问题,团队要立刻会商分析、排障、定位、修改或更换软硬件。在那个环环相扣的非常时期,时任“天拓一号”总体主任设计师的赵勇经常通宵达旦干工作,累得全身浮肿,并伴有严重的偏头疼,大家主动提出轮值他的夜班,他却不肯:“人手本来就不够,反正我头痛睡不着,正好值班做事。”

  “天拓一号”仅用一年半就完成了研制任务,刻在卷尺天线背面的“国防科技大学天拓一号卫星”字样,伴随着卫星在太空遨游过一年又一年。

  “天拓一号”把地面固定基站使用的AIS送入太空,大大便利了船舶的指挥和监测。研制“天拓三号”时,他们在原基础上跨出一大步,在国际上首次提出“纳-皮-飞”三级六星体系结构,用“母鸡带小鸡”的形式实现6颗集群式卫星的智能自组网,只要6颗中有1颗能收到地面指令,就能指挥其他5颗协同工作,实现整群响应。今年8月上天的“天拓五号”所搭载的第三代AIS系统,为提升性能叠加了两套系统,这意味着设备间的电磁干扰也增加数倍,团队不仅解决了电磁兼容难题,还将报文信号接收数量提升一个数量级,用于航班监测的ADS-B处理信息的能力国际领先。2016年上天的“天方一号”,颠覆大型卫星中电池和舱板安装占比空间大的现状,将二者一体化处理,同时具备减振功能,大大提升卫星载荷比。

  不按套路出牌,团队每研制出一颗星,都能创造出几个国内甚至世界第一。他们笑称这是“船小好调头”,小卫星成本低,一旦出现故障可以再发一颗。实际上,这么多年来经他们之手上天的卫星,没有一颗不可靠。

  干航天最好有强迫症

  从“天拓一号”到“天拓五号”,研制时间由18个月缩短至8个月,总装测试时间由3个月缩短至30天,进场发射前准备时间由约一个月缩短至6天,在传统大卫星动辄需要五年甚至七八年的时间规划里,这样的“快”难以想象。

  为了速度,团队的工作计划精确到分钟。业务文件细致到一个拧螺丝的环节都有十余个规定动作,各个环节间的衔接紧密流畅,做质心惯性测量的成员凌晨两点结束工作,接替做力学试验的人早已提前到岗,卫星刚下工作台,马上移至振动台做试验,一秒不耽搁。

  细之再细,慎之又慎,这是团队能保持高速的诀窍之一。“干航天最好有强迫症。”李院士常与成员说。

  “强迫症”不仅是爱抠细节,更要有和难题死磕的勇气。大型卫星的太阳翼展板在对日定向转动和卫星快速姿态机动时会产生振动,真空中的振动很难停止,严重影响卫星成像质量。国外严密封锁相关技术,喜欢音乐的李院士给乐器调音定弦时,忽然想到:“通过改变琴弦张力调控音高,实质上改变的不就是弦的振动频率吗?”经过一番苦算,她得出控制振动的核心公式,当即高兴得直接从椅子上跳起来,从此团队的攻关进度一日千里。而为了让“天弦一号”太阳翼振动控制装置赶上“高分二号”的发射,腰椎间盘突出严重的范才智做完手术后,让人用木板把自己抬到实验室,趴在凳子上指导试验。最终,“天弦一号”成功给“高分二号”的相机安上“防抖云台”,为我国遥感卫星跨入“亚米级”时代发挥重要作用。

  两年后,同样是在研究难度极大的背景下,团队自主设计研制的“天源一号”卫星在轨加注实验载荷,成功完成9项在轨试验。有了这项“给卫星加油”的技术,卫星在轨寿命大幅延长、机动能力提高。据测算,给静止轨道上的卫星补给几十公斤燃料,就可延长卫星寿命12个月,创造近亿元经济价值。

  从星务管理软硬件到星体结构、控制、数据应用,这支团队有完整的卫星研用全流程核心技术。大型任务的高强度磨砺和全流程锻炼,逼着成员各个练成“绝世武功”,在读的学生也争前恐后申请来这里。团队控制室的《操控日志》显示,至今已有近百名年轻学子亲手操控卫星。学生自行研制的立方星目前已在天上工作三年,状态良好。从这里走出来的学生,是各航天单位抢着要的“宝贝”。

  在困境中冲破迷雾,在破题中发展壮大,团队造就的群星在宇宙中闪耀着光辉。自2012年以来,团队获得各类科技奖励46项,其中国家奖和军队(省部级)一等奖12项。亮眼战绩的背后,是这支队伍永不满足的进取心、只争朝夕的速度和开拓创新的朝气。未来,他们将在强军目标指引下不辱使命,拓展天疆。

  短评

  立起创新为战、创新育人鲜明导向

  空天科学学院政治委员 贾晓斌

  习主席强调,“军事人才培养和军事科研领域的竞争,从根本上讲,比拼的是创新意识、创新思维、创新能力”。快响团队组建以来,坚持以战领教、创新为战,教研一体、两翼驱动,创造出数个国内第一、国际领先的科技创新成果,锻造出一支院士领军、英才荟萃的高水平队伍,培育出一批矢志打赢、勇于超越的军事航天人才。

  创新能力是军队的核心竞争力,也是生成和提高战斗力的加速器。赢得未来战争的绝对优势和战略主动,必须牢固树立科技是核心战斗力的思想,紧紧扭住自主创新,以超常措施推动关键核心技术突破,以创新为战引领高层次军事人才培育,实现思维迭代传承、能力持续跃升、人才层出不穷、成果竞相涌现,为部队建设和战斗力提升提供强劲的动力之源。

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