2024-11-19
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2003年10月21日,中科院知識(shí)創(chuàng)新重大項(xiàng)目“創(chuàng)新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星成功發(fā)射入軌,這是我國(guó)自主研制的第一顆100公斤以下的微小衛(wèi)星,也是我國(guó)第一代低軌道數(shù)據(jù)通信小衛(wèi)星,對(duì)我國(guó)微小衛(wèi)星的研究發(fā)展起到了重要作用,我國(guó)發(fā)展微小衛(wèi)星事業(yè)的新局面也從此打開(kāi)。
時(shí)隔5年,當(dāng)記者再次提起中科院“創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星時(shí),中科院微小衛(wèi)星重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、“創(chuàng)新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師楊根慶倍感自豪。中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所小衛(wèi)星工程中心的現(xiàn)場(chǎng)總指揮楊龍根,以及所有親歷“創(chuàng)新一號(hào)”發(fā)展歷程的人們同樣如此。他們自豪的不僅僅是“創(chuàng)新一號(hào)”的發(fā)射成功,更是這顆不平凡的小衛(wèi)星背后蘊(yùn)藏的精神風(fēng)貌。
低軌道通信小衛(wèi)星是20世紀(jì)90年代世界衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。它具有體積小、重量輕、成本低、研制周期短、性能高、高新技術(shù)含量多、發(fā)射方式快速靈活等優(yōu)點(diǎn)。世界許多國(guó)家,如美國(guó)、俄羅斯及歐空局國(guó)家都有自己的小衛(wèi)星計(jì)劃。
中科院副院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所(現(xiàn)上海微系統(tǒng)所)前所長(zhǎng)、中科院小衛(wèi)星工程領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)、首席科學(xué)家江綿恒認(rèn)為,小衛(wèi)星技術(shù)將成為未來(lái)航天高技術(shù)發(fā)展中的主要方向之一。
“一般情況下,航天的門(mén)檻非常高,非航天專(zhuān)業(yè)單位很難參與進(jìn)去。但在微小衛(wèi)星方面,航天部門(mén)沒(méi)有涉及,他們主要是研究國(guó)家的應(yīng)用衛(wèi)星,這方面的需求已經(jīng)很大,因此微小衛(wèi)星的研制恰恰對(duì)中科院是個(gè)機(jī)會(huì)?!睏铨埜榻B說(shuō)。
早在1995年,中科院就根據(jù)國(guó)家未來(lái)星地通信技術(shù)發(fā)展需求,提出要自主研制我國(guó)首顆重量100公斤以下的低軌道數(shù)據(jù)通信小衛(wèi)星及其通信系統(tǒng)。1996年,中科院微系統(tǒng)所提交了研制低軌道數(shù)據(jù)通信小衛(wèi)星及其通信系統(tǒng)的報(bào)告。
1997年底,中科院正式通過(guò)了特別支持重大項(xiàng)目“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)”的立項(xiàng),準(zhǔn)備研制一顆雙向數(shù)據(jù)通信的小衛(wèi)星“創(chuàng)新一號(hào)”。研制任務(wù)主要由上海微系統(tǒng)所和上海技術(shù)物理所等單位承擔(dān)。
進(jìn)入知識(shí)創(chuàng)新工程的上海微系統(tǒng)所在體制和機(jī)制改革上的推進(jìn),為“創(chuàng)新一號(hào)”的研制奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。
“我們希望在自己已有的技術(shù)基礎(chǔ)上,做一些衛(wèi)星的傳感器。時(shí)任所長(zhǎng)江綿恒基于前瞻性的思考,認(rèn)為擴(kuò)展我們所的科學(xué)技術(shù),把微加工的技術(shù)發(fā)展起來(lái),然后再應(yīng)用,這需要載體,正好與中科院要搞小衛(wèi)星的想法結(jié)合起來(lái)?!睏罡鶓c說(shuō)。
楊龍根給記者介紹了一個(gè)小插曲:“為了給小衛(wèi)星起一個(gè)響亮的名字,我們還在全所舉行了有獎(jiǎng)?wù)骷顒?dòng)?!逼渲?,提議的名稱(chēng)中有叫“信使”、“啟明星”、“驛站”等等,但都不能令人滿意。最后時(shí)任上海微系統(tǒng)所副所長(zhǎng)的林心如提議叫“創(chuàng)新一號(hào)”,他說(shuō),是中科院的知識(shí)創(chuàng)新工程支持了小衛(wèi)星項(xiàng)目,更是中科院的創(chuàng)新技術(shù)支持了小衛(wèi)星的研制。這一名字得到了大家的認(rèn)可。
中國(guó)航天局局長(zhǎng)欒恩杰曾高度評(píng)價(jià)了“創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星的非凡意義:她是中科院自主投資研制的我國(guó)第一顆微小衛(wèi)星,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)非航天專(zhuān)業(yè)單位自主研制小衛(wèi)星的新模式,豐富了中國(guó)航天活動(dòng)的形式。
楊根慶在回憶當(dāng)年如何開(kāi)展小衛(wèi)星工作的情況時(shí)說(shuō):“這顆衛(wèi)星首先必須有明確的應(yīng)用價(jià)值,其次必須提出具有可行性的方案。”
在“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)”項(xiàng)目立項(xiàng)之前,上海微系統(tǒng)所就以所的名義向中科院借款300萬(wàn)元,開(kāi)展衛(wèi)星的固態(tài)研究。1996年,中科院成立了小衛(wèi)星論證組,楊根慶是論證組的副組長(zhǎng)。
“經(jīng)過(guò)論證組幾輪的PK,到1998年初,創(chuàng)新一號(hào)小衛(wèi)星的研制方向進(jìn)一步明確,目標(biāo)逐步達(dá)成一致?!睏罡鶓c說(shuō)。
由中科院上海微系統(tǒng)所、上海技物所、空間中心、上海航天院、上海郵電管理局的主要領(lǐng)導(dǎo)組成的小衛(wèi)星領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)項(xiàng)目的重大決策。在領(lǐng)導(dǎo)小組領(lǐng)導(dǎo)下,上海微系統(tǒng)所、上海技術(shù)物理所共同組建了中科院上海小衛(wèi)星工程部。
“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)”項(xiàng)目從1999年3月正式開(kāi)展研制,江綿恒出任項(xiàng)目首席科學(xué)家。中科院還成立了微小衛(wèi)星重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,掛靠在上海微系統(tǒng)所。
最終確定“創(chuàng)新一號(hào)”主要以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式實(shí)現(xiàn)地面與衛(wèi)星間的雙向數(shù)據(jù)傳輸,其總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想為:發(fā)展一種基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的低軌數(shù)據(jù)通信小衛(wèi)星;開(kāi)發(fā)低成本的通信小衛(wèi)星技術(shù);采用新技術(shù)與成熟技術(shù)結(jié)合,研制出重量輕、功耗低、研制周期短、具有可靠性和安全性的小衛(wèi)星。
根據(jù)通信小衛(wèi)星的特點(diǎn),以一體化設(shè)計(jì)為手段,從不同的功能模塊角度出發(fā)將小衛(wèi)星分為四個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì):一是通信分系統(tǒng),以用戶要求為指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),并將遙測(cè)、遙控通道與業(yè)務(wù)信道結(jié)合,一體化設(shè)計(jì)接收、發(fā)射、調(diào)制、解調(diào)等系統(tǒng)功能及器件;二是姿控分系統(tǒng),發(fā)展一種低精度的、實(shí)驗(yàn)一種較高精度的三軸穩(wěn)定微小衛(wèi)星技術(shù);三是星上數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng),包括星上自主定軌,整星的電總體設(shè)計(jì);四是結(jié)構(gòu)、熱控、能源管理分系統(tǒng),結(jié)合衛(wèi)星的構(gòu)型及布局進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。
“創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式,實(shí)現(xiàn)全球范圍的非實(shí)時(shí)低軌道雙向數(shù)據(jù)通信。為提高抗干擾及增強(qiáng)保密性,衛(wèi)星的通信載荷采用了擴(kuò)頻通信技術(shù)。衛(wèi)星為太陽(yáng)能電池貼裝六面體的結(jié)構(gòu)形式,采用重力梯度加磁力矩器主動(dòng)姿控并輔加微型動(dòng)量輪的姿態(tài)控制方案。衛(wèi)星總重80余公斤,平均功耗30瓦。
為了保證小衛(wèi)星工程的順利開(kāi)展,上海微系統(tǒng)所把當(dāng)時(shí)所里主要的實(shí)驗(yàn)樓,騰出了一層半作為小衛(wèi)星的工程部。2002年,知識(shí)創(chuàng)新的30%的設(shè)備都給予了小衛(wèi)星工程部。
中科院對(duì)小衛(wèi)星工程給予充分的資金支持。在小衛(wèi)星工程中心成立之前,中科院給了200萬(wàn)元,2003年中科院更是一次性支持了5000萬(wàn)元。
此外,上海市支持了5000萬(wàn)元,上??莆С至?000萬(wàn)元,上海市重大項(xiàng)目支持了5000萬(wàn)元。
“小衛(wèi)星是人類(lèi)的智慧、聰明才智和高新技術(shù)的結(jié)合。一支具有高度創(chuàng)新意識(shí)、明確奮斗目標(biāo)、敢于拼搏的短小精干又團(tuán)結(jié)友愛(ài)、緊密協(xié)調(diào)工作的研制隊(duì)伍,是小衛(wèi)星研制成功的必要條件;研制人員具有很獨(dú)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和全面的衛(wèi)星總體知識(shí),并且在研制人員之間和小群體之間的密切合作,才能不斷產(chǎn)生創(chuàng)新結(jié)果。”談到小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn),江綿恒這樣精辟論述。這段論述也在“創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星項(xiàng)目中得到了驗(yàn)證。
“衛(wèi)星雖小,工程卻很龐大,必須不拘一格用人才,才能保障工程順利開(kāi)展?!睏罡鶓c告訴記者,中科院上海小衛(wèi)星工程部實(shí)行項(xiàng)目經(jīng)理制,崗位聘用制及全員合同制。實(shí)現(xiàn)了多個(gè)單位的聯(lián)合,既能集中工作但又能發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。
工程中心邀請(qǐng)了多名有衛(wèi)星設(shè)計(jì)及工程經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家,作為技術(shù)委員會(huì)成員或顧問(wèn)進(jìn)行指導(dǎo),把有限的資源配置起來(lái),不搞重復(fù)建設(shè)。任小衛(wèi)星工程中心項(xiàng)目總經(jīng)理的鄭武、現(xiàn)場(chǎng)總指揮的楊龍根,就是1998年從航天八院調(diào)來(lái)支援小衛(wèi)星工程工作的。楊龍根原在航天八院從事特種通訊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制工作,有幾十年的航天工程經(jīng)驗(yàn)。
工程的設(shè)計(jì)師隊(duì)伍及研制隊(duì)伍主要以青年人為主體。“早在工程立項(xiàng)之前,我們所已經(jīng)有意識(shí)地在招攬小衛(wèi)星工程所需要的各種人才,一方面繼續(xù)保留傳感器實(shí)驗(yàn)室的隊(duì)伍,另一方面就是對(duì)外招賢納士?!睏罡鶓c告訴記者,上海微系統(tǒng)現(xiàn)任副所長(zhǎng)劉海濤就是當(dāng)年因小衛(wèi)星工程發(fā)展需要引進(jìn)的。
“招劉海濤進(jìn)來(lái)我們費(fèi)了不少功夫。”楊根慶回憶說(shuō),劉海濤是中國(guó)科技大學(xué)博士畢業(yè)生,主要做X光的骨密度測(cè)量,計(jì)算機(jī)能力也很強(qiáng)。他個(gè)人的條件很符合小衛(wèi)星工程的需要。
“當(dāng)時(shí)有三家單位要我,屬微系統(tǒng)所這邊的工資最低,有一家公司答應(yīng)給我的起薪是每月1萬(wàn)元。但我跟微系統(tǒng)所談的時(shí)候,覺(jué)得搞小衛(wèi)星很有挑戰(zhàn)性,而且楊根慶對(duì)我很重視,我回中科大后,他還經(jīng)常和我聯(lián)系。我覺(jué)得要做些事情,領(lǐng)導(dǎo)的重視非常重要。所以思量再三,還是決定來(lái)微系統(tǒng)所?!眲⒑f(shuō)。
劉海濤到上海微系統(tǒng)所小衛(wèi)星工程中心以后,發(fā)揮了很大作用,他個(gè)人的成長(zhǎng)也很快。他有較強(qiáng)的管理和領(lǐng)導(dǎo)才能,技術(shù)基礎(chǔ)也比較好,擔(dān)任小衛(wèi)星工程中心計(jì)算機(jī)的主任設(shè)計(jì)師,工作做得相當(dāng)好。
除劉海濤外,趙宏宇、孫寧、段登平幾位年輕骨干也是當(dāng)時(shí)根據(jù)需要招聘進(jìn)來(lái)的碩士畢業(yè)生。以這四個(gè)人為主形成了四大塊:計(jì)算機(jī)軟件、通訊、衛(wèi)星控制、測(cè)控。他們構(gòu)成了整個(gè)衛(wèi)星的主要支撐隊(duì)伍。
“他們不僅悟性很高,基礎(chǔ)也好,能很快上手新的東西。最主要的是,我們的隊(duì)伍從一開(kāi)始就年輕化?!睏罡鶓c說(shuō),小衛(wèi)星工程中心有130多名正式員工,其中26名編制在上海微系統(tǒng)所,十幾名在上海技物所,其中有將近30名研究生和好幾個(gè)博士后。
2003年10月,“創(chuàng)新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星于成功發(fā)射入軌,衛(wèi)星發(fā)射入軌后進(jìn)行了大量的應(yīng)用試驗(yàn),結(jié)果表明衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有非常好的通信能力,達(dá)到同類(lèi)衛(wèi)星的國(guó)際先進(jìn)水平。
2004年,“創(chuàng)新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),2005年,獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。以上海微系統(tǒng)所科研人員為主體的“創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星研究集體,還榮獲2005年中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)。
“更重要的是,小衛(wèi)星打開(kāi)了中科院進(jìn)入航天中心的門(mén)檻。”楊根慶說(shuō),小衛(wèi)星工程部以“創(chuàng)新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信微小衛(wèi)星研制為起點(diǎn),發(fā)射入軌后投入雙向數(shù)據(jù)通信為目的;同時(shí)培養(yǎng)了一支以年輕人為主的科技研制隊(duì)伍,并通過(guò)總結(jié)小衛(wèi)星研制的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),形成中國(guó)科學(xué)院的小衛(wèi)星研制基地。
2001年9月,上海微系統(tǒng)所在進(jìn)入知識(shí)創(chuàng)新工程二期之后,重點(diǎn)開(kāi)展了微小衛(wèi)星等系統(tǒng)的核心技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新,以系統(tǒng)為牽引,帶動(dòng)MEMS器件、信息功能材料及相關(guān)器件技術(shù)及新型能源技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
舉世矚目的神舟七號(hào)載人飛船將于今年底發(fā)射,而與神舟七號(hào)同時(shí)發(fā)射的,有一顆重量只有40公斤的伴星。這顆伴星由中科院小衛(wèi)星工程中心負(fù)責(zé)研制。這顆伴星攜帶的CCD立體相機(jī),將近距離拍攝在軌飛行的神舟七號(hào),并攝制中國(guó)首張飛船在軌飛行的三維立體外景照片,這將成為中國(guó)載人航天事業(yè)飛向新征程的歷史見(jiàn)證。