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上海微小卫星工程中心团队用颠覆式创新实现多个国际国内首创

2015-4-24 07:01:58

来源:解放日报 作者:俞陶然 选稿:方翔

原标题: “像创作艺术品那样造卫星” 上海微小卫星工程中心团队用颠覆式创新实现多个国际国内首创

  工作中的上海微小卫星工程中心团队。 本报记者 张驰 摄

  与以往的小卫星相比,上海微小卫星工程中心研制的新一代北斗卫星很特别:重848公斤,不再是几吨重的“大块头”;外形为长方体,非传统的正方体;国际上首次验证相控阵星间链路与自主导航体制,卫星之间能相互传送数据,不再依赖地面基站。
  “见到这颗卫星的人,都觉得它很有美感,有人说它像身段苗条的美女。”上海微小卫星工程中心副主任、导航卫星总设计师林宝军笑着说。
  很难想象,这颗卫星是由一支年轻团队研制而成,其三分之二成员不到30岁,大部分今年第一次走进卫星发射基地。

  颠覆:正方形变长方形

  这支团队的管理层,在航天领域久经沙场。早在1999年,林宝军就成为“神舟”飞船副总设计师。从“神舟一号”的研制到“神舟十三号”的论证,他全程参与:“我常跟单位里的年轻人讲,你们研发的东西要有‘魂’,这样做科研才会更有兴致。”
  从“神舟”转入“北斗”后,林宝军对团队提出要求:“像创作艺术品那样造卫星。”他解释说,卫星研制有许多惯例,如设计架构上采用分系统模式,外形上选用正方体,飞行姿势是“竖着飞”,把较小的一个面作为对地面。这些方案是否都是最优?能否另辟蹊径,找到更富创意的设计方案?林宝军向年轻的科研人员提出这两个问题。
  据介绍,国内以往都是按分系统模式研制卫星,通常分为10个左右分系统,包括测控、热控、姿控、星务等。每个分系统各司其职,最终拼装成整星。由于每个分系统需要2到3台计算机,研制卫星要使用20多台计算机,不仅能耗大,而且如果有1台出错,卫星就可能发生故障。团队独创了功能链设计理念,将整星研制分为有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条功能链。砍掉了6个分系统,计算机使用大幅减少,极大地提高了系统的可靠性和功能密度。
  卫星的“苗条身材”,也是一大创新。为了满足“一箭多星”发射的需要,新一代北斗卫星的重量控制在1吨以内,功率高达2000多瓦,散热问题很棘手。经过“头脑风暴”,团队颠覆了正方体外形,改为长方体设计。这样一来,卫星几个面的表面积有所不同,让较小的面对着太阳,较大的面作为散热面,有效减少热辐射并提高散热速度。而且把表面积最大的面作为对地面,“横着飞”,可以使卫星装载更多导航天线。
  “创新有时候并不难,只要在约定俗成的地方动动脑筋,就可能取得突破。”林宝军说。

  哭泣:是一种放松方式

  在创新思维的指引下,年轻的团队完成了一系列“首次”:首次采用星敏感器确定导航卫星姿态,国内首次验证适应直接入轨发射的轻量化构型设计,首次大量使用国产化器部件以实现自主可控……吹响了北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展的号角。
  从2011年10月工程启动实施,到2015年初卫星出厂,上海微小卫星工程中心仅用3年3个月时间,完成了卫星方案、初样、正样等研制工作。研制进度之紧、技术难度之大、任务要求之高,在我国小卫星历史上前所未有。
  王丹,从哈工大毕业仅2年。她清晰地记得在研制初样星的最后阶段,连续一周加班,连续几天凌晨2时多才结束工作。“有天晚上,我看到她在办公室哭。问她为啥哭,她告诉我,‘这是一种放松的方式’。”林宝军回忆道。
  80多人的团队中,女性占了三成。哭,是男同事在讲述她们的故事时经常提及的。在西昌卫星发射基地发射前的那天凌晨,1988年出生的崔佳和她的两个小姊妹检查完卫星后,眼里都噙着泪水。基地师傅问她们怎么了,回答是:卫星上的每一颗螺丝钉她们都摸过、检查过,对它有感情了,想到今后再也看不到它,很不舍。3月31日凌晨,当凝聚着众人心血的卫星在太空中成功打开帆板后,王丹和冷佳醒哭得和泪人一样。

  做卫星:这事儿值得你干

  姿轨控功能链主任设计师熊淑杰的丈夫和父母都住在北京。一年多前,她在北京生下孩子,休完产假后回到上海继续工作。母女分离,让熊淑杰揪心。“我们在她面前都不敢提孩子,一想到孩子她就抹眼泪。”林宝军说。有一次,熊淑杰和他讨论是不是要继续在上海工作时,林宝军挽留说:“北斗卫星这事儿值得你干,充满正能量,孩子大点后会理解,将以你为傲。”听了这话,熊淑杰默默点头。卫星发射成功后,林宝军去北京熊淑杰家拜访,她丈夫这才知道妻子是“做卫星的”,参与的是国家重大科技工程,当即表示会全力支持。
  “如果中国的千家万户都用上我们研制的北斗卫星,这事儿就值了。”这句话是上海微小卫星工程中心导航团队的共同信念。在这个信念激励下,有的人一再推迟婚期,有的人与亲人聚少离多,更多人则把加班当作家常便饭……
  如今,新一代北斗卫星的各项指标,能与美国的GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯等全球另三大导航系统“同场竞技”。随着我国自主研制的北斗卫星陆续发射,“让千家万户用上北斗卫星”的梦想,已离现实越来越近。

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上海微小卫星工程中心团队用颠覆式创新实现多个国际国内首创

2015年4月24日 07:01 来源:解放日报

原标题: “像创作艺术品那样造卫星” 上海微小卫星工程中心团队用颠覆式创新实现多个国际国内首创

  工作中的上海微小卫星工程中心团队。 本报记者 张驰 摄

  与以往的小卫星相比,上海微小卫星工程中心研制的新一代北斗卫星很特别:重848公斤,不再是几吨重的“大块头”;外形为长方体,非传统的正方体;国际上首次验证相控阵星间链路与自主导航体制,卫星之间能相互传送数据,不再依赖地面基站。
  “见到这颗卫星的人,都觉得它很有美感,有人说它像身段苗条的美女。”上海微小卫星工程中心副主任、导航卫星总设计师林宝军笑着说。
  很难想象,这颗卫星是由一支年轻团队研制而成,其三分之二成员不到30岁,大部分今年第一次走进卫星发射基地。

  颠覆:正方形变长方形

  这支团队的管理层,在航天领域久经沙场。早在1999年,林宝军就成为“神舟”飞船副总设计师。从“神舟一号”的研制到“神舟十三号”的论证,他全程参与:“我常跟单位里的年轻人讲,你们研发的东西要有‘魂’,这样做科研才会更有兴致。”
  从“神舟”转入“北斗”后,林宝军对团队提出要求:“像创作艺术品那样造卫星。”他解释说,卫星研制有许多惯例,如设计架构上采用分系统模式,外形上选用正方体,飞行姿势是“竖着飞”,把较小的一个面作为对地面。这些方案是否都是最优?能否另辟蹊径,找到更富创意的设计方案?林宝军向年轻的科研人员提出这两个问题。
  据介绍,国内以往都是按分系统模式研制卫星,通常分为10个左右分系统,包括测控、热控、姿控、星务等。每个分系统各司其职,最终拼装成整星。由于每个分系统需要2到3台计算机,研制卫星要使用20多台计算机,不仅能耗大,而且如果有1台出错,卫星就可能发生故障。团队独创了功能链设计理念,将整星研制分为有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条功能链。砍掉了6个分系统,计算机使用大幅减少,极大地提高了系统的可靠性和功能密度。
  卫星的“苗条身材”,也是一大创新。为了满足“一箭多星”发射的需要,新一代北斗卫星的重量控制在1吨以内,功率高达2000多瓦,散热问题很棘手。经过“头脑风暴”,团队颠覆了正方体外形,改为长方体设计。这样一来,卫星几个面的表面积有所不同,让较小的面对着太阳,较大的面作为散热面,有效减少热辐射并提高散热速度。而且把表面积最大的面作为对地面,“横着飞”,可以使卫星装载更多导航天线。
  “创新有时候并不难,只要在约定俗成的地方动动脑筋,就可能取得突破。”林宝军说。

  哭泣:是一种放松方式

  在创新思维的指引下,年轻的团队完成了一系列“首次”:首次采用星敏感器确定导航卫星姿态,国内首次验证适应直接入轨发射的轻量化构型设计,首次大量使用国产化器部件以实现自主可控……吹响了北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展的号角。
  从2011年10月工程启动实施,到2015年初卫星出厂,上海微小卫星工程中心仅用3年3个月时间,完成了卫星方案、初样、正样等研制工作。研制进度之紧、技术难度之大、任务要求之高,在我国小卫星历史上前所未有。
  王丹,从哈工大毕业仅2年。她清晰地记得在研制初样星的最后阶段,连续一周加班,连续几天凌晨2时多才结束工作。“有天晚上,我看到她在办公室哭。问她为啥哭,她告诉我,‘这是一种放松的方式’。”林宝军回忆道。
  80多人的团队中,女性占了三成。哭,是男同事在讲述她们的故事时经常提及的。在西昌卫星发射基地发射前的那天凌晨,1988年出生的崔佳和她的两个小姊妹检查完卫星后,眼里都噙着泪水。基地师傅问她们怎么了,回答是:卫星上的每一颗螺丝钉她们都摸过、检查过,对它有感情了,想到今后再也看不到它,很不舍。3月31日凌晨,当凝聚着众人心血的卫星在太空中成功打开帆板后,王丹和冷佳醒哭得和泪人一样。

  做卫星:这事儿值得你干

  姿轨控功能链主任设计师熊淑杰的丈夫和父母都住在北京。一年多前,她在北京生下孩子,休完产假后回到上海继续工作。母女分离,让熊淑杰揪心。“我们在她面前都不敢提孩子,一想到孩子她就抹眼泪。”林宝军说。有一次,熊淑杰和他讨论是不是要继续在上海工作时,林宝军挽留说:“北斗卫星这事儿值得你干,充满正能量,孩子大点后会理解,将以你为傲。”听了这话,熊淑杰默默点头。卫星发射成功后,林宝军去北京熊淑杰家拜访,她丈夫这才知道妻子是“做卫星的”,参与的是国家重大科技工程,当即表示会全力支持。
  “如果中国的千家万户都用上我们研制的北斗卫星,这事儿就值了。”这句话是上海微小卫星工程中心导航团队的共同信念。在这个信念激励下,有的人一再推迟婚期,有的人与亲人聚少离多,更多人则把加班当作家常便饭……
  如今,新一代北斗卫星的各项指标,能与美国的GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯等全球另三大导航系统“同场竞技”。随着我国自主研制的北斗卫星陆续发射,“让千家万户用上北斗卫星”的梦想,已离现实越来越近。