揭秘微小衛(wèi)星

位于上海張江園區(qū)的中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，是一個神秘的地方。進門的“衛(wèi)星墻”上“掛滿”了已發(fā)射上天的約20顆衛(wèi)星模型，包括量子科學實驗衛(wèi)星(“墨子”)、暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星(“悟空”)、“天宮二號”伴隨衛(wèi)星、碳衛(wèi)星等“明星級”小衛(wèi)星。

近日，中國青年報·中青在線記者來到這里，揭秘“小衛(wèi)星家族”背后的故事。你可能無法想象，小衛(wèi)星背后，是一個平均年齡僅31歲的青年科學家團隊。

衛(wèi)星不一定都是“大個子”

與傳統(tǒng)觀念上的“大衛(wèi)星”相比，微小衛(wèi)星身材較為嬌小。

2015年3月30日，我國首顆新一代北斗導航衛(wèi)星發(fā)射成功。這顆衛(wèi)星從原先的幾噸“瘦身”到800多公斤；原本十幾個分系統(tǒng)需要20多臺計算機控制，現(xiàn)在優(yōu)化為1臺，大大提升了衛(wèi)星的運行效率。在“瘦身”過程中，采用的新技術(shù)占比超過70%。

“小衛(wèi)星”到底“小”到什么程度？2016年與“天宮二號”一起發(fā)射的“天宮二號”伴隨衛(wèi)星，體積相當于普通筆記本電腦攤開時的大小。它可以對大型飛行器進行探測及狀態(tài)監(jiān)控。“就像我們在電影《星球大戰(zhàn)》里看到的飛船旁邊的小衛(wèi)星那樣轉(zhuǎn)。”中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院微納衛(wèi)星研究所副所長、“天宮二號”伴隨衛(wèi)星主任設(shè)計師曹金說。

只有50公斤重的“天宮二號”伴隨衛(wèi)星目前已圓滿完成“天宮二號”和“神舟十一號”組合體伴飛觀測、紅外全景成像等多項新技術(shù)試驗。

“原來的衛(wèi)星一般是比較大的。但是，小衛(wèi)星是科學創(chuàng)新發(fā)展的趨勢。”曹金說，今后隨著智能化和衛(wèi)星集成度越來越高，微小衛(wèi)星就會像北斗導航衛(wèi)星一樣，從原來的幾噸重量“瘦身”到幾百斤。

會“跳舞”的碳衛(wèi)星

不僅在體積、重量上“瘦身”，年輕的衛(wèi)星團隊還希望在技術(shù)上賦予“微小衛(wèi)星”更多突破點。

“會跳舞的衛(wèi)星”是中國首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學實驗衛(wèi)星的昵稱。研制過程中，科學家們用“會跳舞”來形容這顆碳衛(wèi)星在監(jiān)測二氧化碳過程中所呈現(xiàn)的動態(tài)運行軌跡。

與以往只用單一對地姿態(tài)探測地球的氣象衛(wèi)星不同，碳衛(wèi)星采取了幾種觀測模式交互進行的方式。一會兒啟用耀斑觀測模式，利用太陽在海面的鏡面反射提高信噪比，獲取海面上空的二氧化碳數(shù)據(jù)；一會兒啟用天底觀測模式，利用地面的漫反射特性開展地面二氧化碳的觀測；一會兒啟用目標模式，用于跟蹤地面的特殊目標(如源排放區(qū))，在約9分鐘的飛越目標區(qū)觀測期間內(nèi)，這一模式可提供對觀測點的大量觀測數(shù)據(jù)。

觀測的過程中，碳衛(wèi)星要不斷調(diào)整“姿勢”，跳起“太空華爾茲”。

它是世界上第三顆提供二氧化碳數(shù)據(jù)的衛(wèi)星，在研制初期，沒有模式可供借鑒。儀器是新的，衛(wèi)星也是新的。“研制上的困難主要來源于觀念，要不要做這個衛(wèi)星？要不要突破？”碳衛(wèi)星副總設(shè)計師張永合說，研制過程大概持續(xù)了6年，通過項目的不停優(yōu)化、商討，最終碳衛(wèi)星在2013年取得關(guān)鍵技術(shù)的突破。

2011年接手碳衛(wèi)星總體設(shè)計時，年輕的設(shè)計團隊大膽提出了“讓衛(wèi)星跳舞”的主意，并朝著這個艱難的目標前進。碳衛(wèi)星的研發(fā)有助于提高我國環(huán)境氣候的研究水平和國際話語權(quán)，同時也有利于向老百姓解釋當下的霧霾等現(xiàn)象。

每個人都能夠擁有自己的衛(wèi)星？

“我們現(xiàn)在一年發(fā)射15顆到20顆衛(wèi)星不成問題。”中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長、北斗導航衛(wèi)星總設(shè)計師林寶軍自豪地說。在研究院藍色的“太空墻”上寫著幾個大字——只要堅持，夢想還是可以實現(xiàn)的。

從過去幾年才發(fā)射一顆衛(wèi)星，到現(xiàn)在一年可以發(fā)射15顆到20顆衛(wèi)星；從衛(wèi)星平臺研制“跟跑”歐美國家到“領(lǐng)跑”世界，青年科學家團隊正在不斷突破現(xiàn)有技術(shù)，創(chuàng)造奇跡。

去年12月，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院在中科院率先行動，成為首批四類機構(gòu)改革驗收中唯一全票通過且排名第一的單位。改革持續(xù)了26個月，其間發(fā)射了13顆衛(wèi)星，占到該研究院成立14年發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)的68%。

更多、更小、更輕的衛(wèi)星，是未來的發(fā)展目標。

曹金說，以后的目標是衛(wèi)星小到“能用手拿”，“我們有一個想法，就是未來讓每個人都能擁有一顆自己的小衛(wèi)星。”曹金認為，未來30年，人們很有可能可以通過自己的小衛(wèi)星與太空對話，就像使用手機一樣方便。

實習生 喻琰 中國青年報·中青在線記者 王燁捷