【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】6月25日，西北工業(yè)大學研制的世界首顆12U立方星“翱翔之星”，搭載長征七號運載火箭在海南文昌發(fā)射成功，順利進入預定軌道。26日12時20分12秒，“翱翔之星”向地面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)，并被成功接收。
學校校長汪勁松、副校長宋保維、何國強，與航天學院等有關單位的負責同志和“翱翔之星”研制團隊，在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心現(xiàn)場觀看了衛(wèi)星發(fā)射實況。黨委書記張煒、常務副書記趙瑞君，及有關單位負責同志，隨后在學校衛(wèi)星測控地面站見證了數(shù)據(jù)接收和處理實況。
“翱翔之星”是上首顆12U立方星，是西北工業(yè)大學自主研制的顆微小衛(wèi)星，其主要任務是開展地球大氣層外光學偏振模式測量，為偏振導航技術的研究提供數(shù)據(jù)支撐。目前，該項目的后續(xù)任務正在實施中，將進一步推動空間科學從研究到應用的發(fā)展。未來“翱翔”系列衛(wèi)星還可應用于伴飛巡視、對地遙感、數(shù)據(jù)中繼等領域。
“翱翔之星”的成功凝聚著西北工業(yè)大學幾代航天人的心血，又是對我校宇航工程系的建立開拓者陳士櫓的告慰和紀念。
形成系列 致力于形成立方星的“中國標準”
“巡天遙看一千河”，這顆星，自項目設立開始，就牽動著西工大師生的心！
那么，閃耀太空的“立方星”到底是什么？
立方星（CubeSat），是一種采用通用標準的低成本微小衛(wèi)星。1U（Unit）立方星，體積為10×10×10cm；在此基礎上，可拓展為“2U”、“3U”甚至“12U”(20×20×30cm)。立方星是微小衛(wèi)星發(fā)展的主要方向，實用化的立方星技術2014年入選《科學》雜志年度科技進展。
以周軍教授為核心的西北工業(yè)大學陜西省微小衛(wèi)星工程實驗室在國內(nèi)開展立方星研究。目前，該實驗室已經(jīng)形成了2U、3U、6U、12U等系列化的立方星及其組件產(chǎn)品。部分組件已經(jīng)應用于國外立方星。實驗室制定了立方星總體設計、系統(tǒng)集成和總裝測試的研制規(guī)范，可以在3—6個月內(nèi)完成1顆立方星的研制，具備了年生產(chǎn)10—20顆2~12U立方星的能力。
在2015年舉行的第十七屆中國高技術成果交易會上，“翱翔”系列立方星獲作品獎。
據(jù)“翱翔之星”副總設計師劉瑩瑩教授介紹，世界上的立方星主要以2U、3U為主。但由于其體積小，因此能夠開展的科學研究和應用任務受到限制。“翱翔之星”12U立方星的出現(xiàn)將大大拓展立方星的科學研究與應用的領域。
2016年，西北工業(yè)大學研制的12U立方星參加了歐洲立方星4S會議，得到了國內(nèi)外專家的好評。目前，實驗室正逐步形成12U立方星的標準。未來，立方星設計的部分標準將由中國科學家制定，這將大大提升中國在微小衛(wèi)星研制領域中的影響力和話語權。
“中國自1970年４月發(fā)射顆人造衛(wèi)星以來，應用衛(wèi)星、載人航天和月球探測取得了巨大成就，在加強國防科技、普及航天知識和激勵公眾方面發(fā)揮了重要作用。但是，我們在空間科學發(fā)現(xiàn)、探索新知識、前沿技術變革等方面還遠未達到預期。高等學校的空間科學實驗與探索，包含了大量新思路、新設計等，應該成為中國空間科技重大原始創(chuàng)新的驅(qū)動力。”陜西省微小衛(wèi)星工程實驗室主任，“翱翔之星”總設計師周軍教授說。
創(chuàng)新實驗 未來可開展衛(wèi)星定制服務
據(jù)悉，這次上天的“翱翔之星”重量大約10公斤，運行于350千米近地軌道，在軌壽命約為3個月。
這個12U的立方星平臺包括結構、熱控、電源、通信、姿態(tài)管理等分系統(tǒng)，衛(wèi)星上搭載了高可靠星載計算機、微型三軸飛輪系統(tǒng)、小型GPS/北斗接收機、星載電源管理系統(tǒng)、小型抗輻射計算機、衛(wèi)星框架系統(tǒng)以及一體式衛(wèi)星地面測試儀等設備。
“翱翔之星”有效載荷系統(tǒng)負責人黃河副教授介紹說：“現(xiàn)在已經(jīng)是大眾航天的時代。其實，衛(wèi)星技術離我們并不遙遠。我們制作的立方星，大量使用的是商業(yè)級元器件，其成本與航天級相比少了很多，但是，可靠性就比較差。而我們這次發(fā)射的衛(wèi)星，就是要重點考察基于低成本商業(yè)化產(chǎn)品的微小衛(wèi)星，其可靠性設計、可編程重構星載計算機等關鍵技術。”
黃河表示，衛(wèi)星“巡游太空”的各種數(shù)據(jù)，將會由設立在西工大的衛(wèi)星測控地面站接收處理。
據(jù)悉，該星還是世界開展在軌自然偏振光導航技術驗證，該技術從偏振導航信息獲取的角度出發(fā)，開展大氣層外偏振模式測量，這在上也具有“開創(chuàng)意義”。
讓記者頗感興奮的是，未來，在全面產(chǎn)業(yè)化之后，該實驗室還可面向社會公眾開展衛(wèi)星定制服務，比如通訊定制、地圖定制等等。屆時，“私人定制衛(wèi)星”將不再是夢想。
“造星”團隊 推動立方星技術發(fā)展
走近“翱翔之星”的研制團隊，給人直觀的感受就是“嚴”。這支由12名教師和20多名研究生組成的團隊，對這個字可謂感觸良多，體會深刻。
團隊成員、青年教師劉睿博士說，“我們微小衛(wèi)星團隊有很好的文化傳承，周鳳岐教授就是我們學習的榜樣。老先生80多歲了，每天堅持上班，認真審視衛(wèi)星結構和彈射器的圖紙，他嚴謹?shù)淖黠L感染了團隊的每一個成員。”
“在航天企業(yè)參觀時我們注意到，技術員連上一個螺絲需要擰幾圈，都有嚴格的規(guī)定……這樣的嚴格規(guī)范讓我印象深刻。”航天學院研究生朱翔感慨地說，“其實，在我們實驗室內(nèi)，也是如此。在這里，沒有‘可能、大概、差不多’這樣的話。今天你偷懶犯迷糊，明天一定會反過來懲罰你”——他對指導教師、電氣系統(tǒng)負責人劉光輝博士的這樣的“名言”津津樂道。
“研制衛(wèi)星不是做玩具，我們需要可靠。”朱翔說。
航天學院研究生余冬至，參與該項目一年多來，和白博、薛國良、張佼龍等指導教師一道，為了完成衛(wèi)星的環(huán)境適應性試驗，不知道熬過了多少個通宵，記憶深刻的“假期”就是“春節(jié)休息了7天”，但是也基本上是“睡”過去的，因為“太困了”。
“各自模塊程序都好著呢，咋GPS信號一接入回路，控制系統(tǒng)軟件就出問題？”博士研究生楊中光百思不得其解，在2015年的暑期，為了弄清楚一個軟件的兼容性問題，他和王文杰、張凡等同學在李朋和盧曉東老師的帶領下，每天埋頭實驗室超過12小時，經(jīng)過40多天，幾百次的測試實驗，問題終于圓滿解決。
此外，這個“造星團隊”還有多名國外研究生參與項目研究。基于國家科技合作基地“移動平臺環(huán)境感知及空天應用聯(lián)合研究中心”，荷蘭代爾夫特理工大學先后有5名研究生，參與了飛輪、小型抗輻射計算機和地球敏感器的研究。“翱翔之星”副總師于曉洲副教授說，“我們要通過建設的實驗條件，吸引國外大學的學生來開展合作研究，成為一個開展實質(zhì)性合作交流的開放平臺”。
西北工業(yè)大學陜西省微小衛(wèi)星工程實驗室成立于2009年，是以微小衛(wèi)星的總體設計和系統(tǒng)集成、測試和應用為主要研究方向的省部級重點實驗室。經(jīng)過多年建設，已經(jīng)建成了完善的微小衛(wèi)星總體設計、組裝集成與測試條件，建成了陜西省高校衛(wèi)星測控地面站。
2012年，該實驗室與比利時馮卡門流體力學研究所、美國斯坦福大學、荷蘭代爾夫特理工大學等共同發(fā)起歐盟QB50計劃，通過50顆立方星開展低熱層大氣參數(shù)測量。西北工業(yè)大學成為該項目的亞洲區(qū)總協(xié)調(diào)單位和三大任務控制中心之一。QB50項目得到了學校研究生院、教務處、科技管理部、合作處等單位的大力支持，同時成立了西北工業(yè)大學研究生微小衛(wèi)星創(chuàng)新基地，“翱翔之星”、“翱翔一號”等系列立方星的研制從此進入了發(fā)展的快車道。西北工業(yè)大學研究生團隊負責的2U立方星“翱翔一號”在陜西省首屆研究生創(chuàng)新成果暨創(chuàng)新成果洽談會上被評為特等獎。該衛(wèi)星將在今年年底由空間站發(fā)射，目前已經(jīng)完成系統(tǒng)的集成與測試，整裝待發(fā)。
該實驗室先后發(fā)起并參與了首屆陜西省立方星設計大賽、全國研究生未來飛行器設計大賽、陜西省首屆微小衛(wèi)星載荷設計大賽等，吸引了全國20余所高校近萬名學生參與，形成了國內(nèi)立方星研制的熱潮。
依托良好的實驗和交流條件，西工大將高水平研究和人才培養(yǎng)有機結合，主題為“創(chuàng)建航天教學與實踐平臺，培養(yǎng)航天控制創(chuàng)新人才”的教學項目，獲2015年陜西省教學成果特等獎。
（原標題：西工大研制的世界首顆12U立方星發(fā)射成功）
