中國科學家自主研發智慧晶片 將太空垃圾“變廢為寶”

研究人員在太空測評工程中心現場。　芊燁　攝

記者4日獲悉，由復旦大學自主研發的“芯雲”智慧晶片首次隨長征四號丙運載火箭一同進入太空。研究團隊將原本的火箭末子級改造成成本極低的科學實驗和通信平臺，實現了太空垃圾“變廢為寶”。

中國風雲三號04星(FY-3D)由長征四號丙運載火箭成功發射升空，將衛星送入預定軌道。

據悉，在以往各國每一次火箭發射後，隨著一級火箭、二級火箭以及整流罩的脫落並返回地面，末子級火箭會隨著它的有效載荷一同進入軌道，並長期在太空中佔據寶貴的軌道資源，對在軌空間飛行器造成安全威脅，是目前體量最大的太空垃圾，也是國際社會共同關心的問題。

為了解決這一困擾，由復旦大學資訊科學與工程學院微納系統中心、上海智慧電子與系統研究院、復旦大學電磁波資訊科學教育部重點實驗室、上海宇航系統研究所和下屬上海埃依斯航太科技有限公司等組成的研究團隊經過長達兩年多時間的聯合攻關，對常規微納衛星功能模組高度整合化與晶片化，硬體資源可重構和智慧化設計，使其重量降至30克以內，整機結構重量降低到1.1千克。

據介紹，本次發射，復旦大學與航太八院雙方研究人員巧妙地安裝了多組這種晶片系統，建成了首個末子級留軌智慧應用平臺，開展天基物聯網實驗。研究團隊介紹，在火箭發射任務相對頻繁的當下，這種方法具有發射週期短、在軌數量多、載荷成本低等眾多優勢，對構建未來多軌道天基資訊網路具有重要的價值。

利用火箭末子級平臺，復旦大學和航太八院聯合開展了低功耗天基廣域物聯網實驗。利用物聯網精準監測了火箭末子級本身的飛行軌跡，測量了周邊的空間環境以及長期在軌姿態演化規律，並對系統晶片自身功耗和平臺能源管理等進行了系列實驗和驗證。

復旦大學資訊科學與工程學院微納系統中心鄒卓研究員説：“如實驗成功，相關係統有望完全擺脫備用電池，僅需幾片數個釐米大小的太陽能板就可實現能量自治”。

團隊成員、復旦大學資訊科學與工程學院微納系統中心副教授秦亞傑告訴記者：“截至2017年12月4日，該系統已經在軌運作430小時。運作期間，物聯網試驗節點與地面網路通信穩定，回傳空間監控數據以及接收地面控制指令等功能運作如初、狀態良好。”。

據介紹，隨著中國“一帶一路”倡議和海洋強國戰略的實施，利用廣域物聯網對中國偏遠地區、週邊海域、熱點地區等進行識別和監控的需求日益迫切；而由於受到地球曲率的影響，地面和岸基物聯網系統可覆蓋的範圍相對較小。

據項目指導、中國科學院院士、復旦大學電磁波資訊科學教育部重點實驗室主任金亞秋表示，“芯雲”技術能夠覆蓋視線外的廣大區域，猶如伸出一條巨大的手臂，可操控與伸展的範圍大大增加。

此次由復旦大學和航太八院打造的新型物聯網載荷系統可以低成本實現天、空、地、海大尺度的萬物互聯，提供大數據應用與相關服務，為中國後續在天基物聯網、空間碎片監測、空間環境探測、高空地磁測繪等研究打下了堅實的技術基礎，同時也是探索火箭的回收利用和太空碎片處理這項國際性公共難題的一次巧妙而極具意義的嘗試。