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一箭20星背後 高校都做了些啥

  • 發佈時間:2015-09-22 02:32:06  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  9月20日7時01分,長征六號運載火箭在太原衛星發射中心升空,成功將20顆微小衛星送入預定軌道,開創了我國一箭多星發射的新紀錄,同時也創造了亞洲新紀錄。

  20顆衛星有12顆來自國防科大、清華大學、浙江大學、哈工大等高校,這一歷史性的時刻,凝聚著高校科研團隊超越自我、激發潛能、協同創新的努力與夢想。

  清華大學:三顆整合微系統技術試驗衛星

  激發學生對航太科技的興趣 促進人才培養

  【入軌衛星】:一顆主衛星“納星2號”和兩顆子衛星“紫荊1號”“紫荊2號”

  【團隊科研】:清華大學研製的著三顆衛星也被稱為MEMS技術試驗衛星,即整合微系統技術試驗衛星。“納星2號”衛星是該校繼“納星1號”衛星後發射的第二顆20kg級納型衛星。衛星採用COTS器件為主,星上綜合電子系統具有軟體上載和重構能力,既提高了電子系統的可靠性,又擴展了納衛星平臺的實際應用功能,可為我國開展空間新器件、新技術試驗提供一種低成本、快速有效的平臺。“納星2號”衛星的有效載荷包括納型星敏感器、微型低功耗太陽敏感器、硅基MEMS陀螺、微型石英音叉陀螺、MEMS磁強計、北斗/GPS接收機等,性能指標均達到國際先進、國內領先水準。

  本次飛行試驗的主要目就是驗證和支援這些具有完全自主智慧財産權的基於新原理、新方法的微型化高性能星上功能器件/組件的研究和在軌應用,從而推進國內航太應用的微型化功能器/組件技術和微系統技術的進步。

  “紫荊1號”和“紫荊2號”衛星是“納星2號”衛星的子衛星,採用在軌二次分離的方式從“納星2號”衛星載荷艙中彈射釋放。

  “紫荊1號”皮型衛星,品質234g,由清華大學研製,採用單板整合的綜合電子系統,主要開展微型CMOS相機、MEMS磁強計等商用器件的在軌試驗,以及與“紫荊2號”納型衛星聯合進行繩係飛行、星間通訊技術試驗。

  “紫荊2號”皮型衛星,品質173g,由清華大學與西安電子科技大學協同創新合作研製,主要開展超低功率的星地通信試驗、氮化鎵(GaN)器件空間效應試驗等。

  衛星總設計師尤政院士表示:“對於清華來説,這是自2001年學校自主研發衛星以來,獨立或與其他單位協同合作發射的第7顆衛星,標誌著清華大學MEMS技術、納衛星平臺技術等取得了新的進展。整個過程對於激發青年學子對航太科技的興趣、促進清華大學航太技術人才培養具有重要意義。”

  航太專家介紹説,納型衛星是基於微電子技術、微機電技術、微光電技術等微米/奈米技術而發展起來的新型微小衛星。納衛星品質輕,有的僅重幾公斤,衛星的一體化設計和整合度更高。其最大的特點是尖端技術含量高、研製週期短、研製和發射費用低,可達到傳統大衛星所具有的主要功能,且可以以分佈式的星座完成許多高要求的任務。它的出現,為現代通訊、航太、環境與資源等眾多領域的發展展示了新的前景。

  哈工大:首顆學生自主研發管控的納衛星

  學生團隊平均年齡不到24周歲

  【入軌衛星】:“紫丁香二號”納衛星

  【團隊科研】:作為我國首顆由高校學子自主設計、研製、管控的納衛星,“紫丁香二號”凝聚了哈爾濱工業大學航空宇航與科學技術、力學、電腦科學與技術、控制工程、機械工程、通信工程、電氣工程、熱能工程等8個學科的本科、碩士和博士研究生,累計吸納了40多名學生參與設計與研製,平均年齡不到24周歲。

  “紫丁香二號”重12公斤,也是哈工大的第五顆衛星。負責衛星總體設計兼測控的航太學院博一學子韋明川介紹説,衛星旨在構建飛行軟體在軌試驗平臺,在空間環境中,對FPGA軟體的可靠性等進行驗證;同時,基於星上電子設備,可以進行全球航班、船舶等狀態資訊的收集和大型野生動物蹤跡跟蹤等任務;衛星還攜帶了一個工業紅外相機,可實現對森林火災、極端天氣等造成的地溫變化進行成像與監測。另外,作為試驗平臺,衛星搭載了兩組新型超輕高精度敏感器,先期開展在軌測試,確保該産品在後續其他型號的成功實施。

  哈工大是我國最早一批參與航太工程的院校之一,擁有自主研發衛星的豐富經驗。“紫丁香系列納衛星研製意義重大,所涉及到的不僅是科研攻關上的創新,更有教學方法、管理模式、人才培養上的創新。好多人的畢業設計都跟納衛星的研製有關。”校長助理、航太學院院長曹喜濱介紹説。“通過學生自主研製,掌握納衛星的核心技術,拓展哈工大航太研究領域,同時對探索我國納衛星的應用前景具有積極意義;採用學生獨立設計、研製的方式,可以探索高校航太學科高層次人才培養的新模式。”

  浙江大學:兩顆皮衛星漫步太空

  讓學生從設計方案就開始參與

  【入軌衛星】:兩顆皮衛星“皮星二號”

  【團隊科研】:“皮星二號”是浙江大學微小衛星研究中心研製的第二代微小衛星。2010年9月22日,由該校自主研製的兩顆“皮星一號A”衛星成功發射,整星重量3.5千克,是我國首批公斤級微小衛星,也是國際上功能最為齊全的皮衛星之一。

  浙江大學黨委宣傳部副部長單泠介紹,此次成功入軌的兩顆皮星將在軌驗證微機電系統(MEMS)、微型輕質展開機構、皮納衛星組網等技術,探索發展我國未來皮納衛星的在軌應用技術。

  皮衛星一般是指1千克以下的小衛星。相比大衛星,成本低廉、製造和發射週期短、應急反應快。在通信、遙感、海洋探測、天文觀測等領域,如艦船定位、危險品運輸車跟蹤、對地觀測等,大衛星能做的,皮衛星也能做到。自2000年初美國斯坦福大學發射世界上第一顆正常工作的皮衛星以來,皮衛星已日益成為航太領域研究的熱點之一。

  浙江大學2005年就將皮衛星項目列為學校重點項目,2007年成立航空航太學院,在原有皮衛星團隊的基礎上,成立了微小衛星研究中心。2012年以來,浙大微小衛星研究中心發起面向本科生的微型手機衛星科研訓練項目,吸引了數百名本科生航太愛好者自行組織隊伍,研製屬於自己的微小衛星。中心給每個項目選配相應的指導教師,並通過科普講座、教師指導、學長輔導等多種方式,幫助本科生快速了解微納衛星的組成與各部分工作原理。

  “衛星設計是一個系統的工程,幾乎囊括了所有工科的知識,學生從衛星方案設計開始,完成開發、裝配以及相關驗證試驗,相當於參與了一個簡易衛星的完整研製,而裏面的每一步都是需要思考和動手操作的。學生由此獲得交叉學科的背景,並且在以後的工作中舉一反三。”浙大微小衛星研究中心相關負責人介紹。

  國防科技大學:6顆衛星集群飛行

  研發團隊中在讀研究生和本科生佔70%

  【入軌衛星】:6顆衛星組成的集群衛星“天拓三號”

  【團隊科研】:國防科技大學自主設計與研製的“天拓三號”微納衛星,包括1顆20公斤級的主星、1顆1公斤級的手機衛星和4個0.1公斤級的飛衛星。衛星入軌後,手機衛星和飛衛星與主星分離,以“母雞帶小雞”的方式通過太空組網,實現6顆衛星集群飛行。

  據介紹,承擔“天拓三號”研製任務的是該校航太科學與工程學院一支平均年齡不到30歲的微納衛星研究團隊,在讀研究生和本科生佔70%。在項目研製的一年多時間裏,他們立足前沿、大膽創新、頑強拼搏、集智攻關,突破掌握了多種品質微納衛星研製、全球海空動態目標測量與信號接收、子母衛星在軌釋放、空間自組織網路等一系列關鍵技術,為我國微納衛星研製與應用奠定了技術基礎,取得了科技創新與人才培養的雙豐收。

  “天拓三號”主星“呂梁一號”採用了通用化多層板式微納衛星體系結構。主要開展新型星載船舶自動識別系統(AIS)信號接收、星載航空目標信號廣播式自動相關監視系統(ADS-B)信號接收、火災監測、20公斤級通用化衛星平臺技術等系列科學試驗和新技術驗證。AIS系統能對全球範圍船舶快速完成位置、航向、航速等資訊的接收,並實現對我國現有岸基AIS系統的有效補充。星載ADS-B系統則可對全球範圍航空目標實行準實時目標監測、空中流量測量,為航線優化和提高航空飛行效率提供資訊服務,這是我國首次開展此項衛星載荷在軌試驗。

  從“天拓三號”分離釋放的手機衛星“智慧號”是國內首顆以商用智慧手機主機板和安卓作業系統為核心設計完成的衛星;釋放的4顆“星塵號”飛衛星是國內首顆飛衛星,也是世界上最小的衛星之一。主星與手機衛星、飛衛星之間將開展子母式衛星在軌釋放、空間自組織網路、多星協同測控等空間技術試驗在軌技術驗證。

  “天拓三號”的成功發射和多項在軌試驗的順利開展,是國防科大在研製成功世界首顆單板納星“天拓一號”、我國首顆視頻成像體制衛星“天拓二號”之後,在微納衛星領域取得的又一自主創新成果,標誌著國防科大在軍民融合協同創新上邁出了重要一步。

  (綜合整理自清華、哈工大、浙大、國防科技大學校園網相關報道)

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