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“新”星之火，可以燎原

微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院?空間新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)

“全球首張寬視場X射線聚焦成像天圖“、”我國首幅太陽過渡區(qū)圖像“、“國際迄今最亮伽馬暴”、“國產(chǎn)量子磁力儀首次全球磁場勘測(cè)”……由中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研制的“創(chuàng)新X”系列科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星的首發(fā)星—空間新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星在軌不斷傳來驚喜。在這顆重量只有620公斤的衛(wèi)星上，搭載了中國科學(xué)院的20余家單位研制的16套載荷，自發(fā)射以來，已完成了44項(xiàng)空間新技術(shù)驗(yàn)證。部分技術(shù)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，現(xiàn)已轉(zhuǎn)入常態(tài)化觀測(cè)模式，仍在持續(xù)產(chǎn)出大量科學(xué)數(shù)據(jù)。

創(chuàng)新！開啟“眾籌衛(wèi)星”新范式

隨著航天科技、空間科學(xué)的快速發(fā)展，科研領(lǐng)域希望上天觀測(cè)、驗(yàn)證的新技術(shù)新想法呈井噴式增加，但通過爭取國家項(xiàng)目上天的機(jī)會(huì)卻“一票難求”，通過“眾籌”方式獲得太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證機(jī)會(huì)或許是未來基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的一種有效途徑?！傲惶?hào)”首飛工程的立項(xiàng)，將“眾籌”衛(wèi)星的計(jì)劃再次推進(jìn)。經(jīng)過遴選，最終確定搭載46.5nm極紫外太陽成像儀、龍蝦眼X射線望遠(yuǎn)鏡等16個(gè)新型載荷，涉及天文、量子、遙感、在軌制造等不同領(lǐng)域，參與團(tuán)隊(duì)來自中國科學(xué)院、北京大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等20多個(gè)不同單位。這顆衛(wèi)星取名‘創(chuàng)新X’，是創(chuàng)新交叉、創(chuàng)新無極限之意，突破了原有的專星專用模式，這種眾籌式、航班式的空間科學(xué)與新技術(shù)試驗(yàn)的新范式順應(yīng)了創(chuàng)新需求。作為一種適應(yīng)科技發(fā)展的新生事物，搭建太空中的“中試平臺(tái)”也成了眾望所歸的全新探索。

破題！制定因“星“制宜新模式

在一年時(shí)間內(nèi)將如此數(shù)量繁多，類型迥異的新型載荷“湊”在一顆衛(wèi)星上發(fā)上天，這給衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)帶來了不小的挑戰(zhàn)。在追求高可靠性的航天人眼里，“創(chuàng)新”意味著更多的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，面對(duì)“新”團(tuán)隊(duì)、“新”模式，短周期，衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)探索出了一條適合自己的路線。本次搭載的載荷中很多研制團(tuán)隊(duì)都是第一次參與衛(wèi)星載荷的研制，針對(duì)這一情況，突擊隊(duì)提前制定了試驗(yàn)載荷接口規(guī)范、格式約定和驗(yàn)證要求，識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，進(jìn)行重點(diǎn)把控，快速迭代，協(xié)助完成了載荷設(shè)計(jì)工作。在衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)及研制上，與以往衛(wèi)星不同，需要適應(yīng)各種各樣載荷的機(jī)械接口、電接口及觀測(cè)需求，因此“創(chuàng)新X”被設(shè)計(jì)成了一個(gè)面向載荷動(dòng)態(tài)集成的通用化的平臺(tái)，不僅接口豐富，還具備高精度對(duì)日觀測(cè)、對(duì)地觀測(cè)、慣性定向等多種觀測(cè)模式。此外，還進(jìn)行了快速迭代、測(cè)試流程優(yōu)化等技術(shù)管理創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了1年的短周期快速研制。

擔(dān)當(dāng)！鍛造航天精神新隊(duì)伍

2022年3月，離預(yù)期的發(fā)射時(shí)間僅剩兩個(gè)多月時(shí)間，受到上海疫情影響，臨時(shí)組成了10人左右的駐守單位的極簡隊(duì)伍。白天開展最后的裝配及測(cè)試工作，晚上在辦公室打地鋪，睡會(huì)議桌，克服了載荷及產(chǎn)品交付運(yùn)輸受限、團(tuán)隊(duì)無法到場進(jìn)行測(cè)試等問題，最終衛(wèi)星在4月底具備了出廠條件。2022年5月，由于客觀環(huán)境的要求，衛(wèi)星和團(tuán)隊(duì)成員都只能通過公路走完從上海到酒泉這3000km的路程。衛(wèi)星歷時(shí)74小時(shí)，17次檢查之后成功運(yùn)抵酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心。團(tuán)隊(duì)成員乘大巴車前往，17名試驗(yàn)隊(duì)員一路在車上吃住，顛簸46個(gè)小時(shí)后抵達(dá)酒泉。

2022年7月27日，首發(fā)試驗(yàn)星成功發(fā)射；8月，獲得首批科學(xué)成果；2023年1月，第二批科學(xué)與技術(shù)成果發(fā)布；7月，“創(chuàng)新X科學(xué)航班”計(jì)劃啟動(dòng)。立于時(shí)代潮流，祖國的需要就是“國家隊(duì)”的方向，極端宇宙、時(shí)空漣漪、日地全景……還有更多的核心技術(shù)期待中國突破。不辜負(fù)胸前國旗的重量，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)聚焦世界科技前沿，瞄準(zhǔn)科學(xué)無人區(qū)，用創(chuàng)新顛覆以往，將智慧匯入科技強(qiáng)國的波浪，成為國家航天領(lǐng)域不可替代的戰(zhàn)略科技力量。

攀登險(xiǎn)峰，只為星光燦爛

國家天文臺(tái)?冷湖基地團(tuán)隊(duì)

光學(xué)觀測(cè)臺(tái)址是極其寶貴的戰(zhàn)略性稀缺資源，我國地處亞歐大陸東部，缺乏滿足現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡建設(shè)的臺(tái)址一直是困擾學(xué)科發(fā)展的瓶頸，在青藏高原上勘定優(yōu)秀光學(xué)天文臺(tái)址，是我國未來空天活動(dòng)和相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科參與國際競爭的希望。

我國天文界長期高度重視光學(xué)天文選址工作，上世紀(jì)九十年代開始部署在我國西部地區(qū)進(jìn)行選址。2017年開始，國家天文臺(tái)冷湖基地團(tuán)隊(duì)利用在青海執(zhí)行科研項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，在海西州西部無人區(qū)開始臺(tái)址搜尋工作。團(tuán)隊(duì)首席研究員鄧?yán)畈藕透呒?jí)工程師楊帆承擔(dān)了選址主要工作。冷湖地區(qū)日照豐沛、降水極低、夜空晴朗，歷史記錄的天氣條件非常良好。鄧?yán)畈艌F(tuán)隊(duì)通過對(duì)冷湖賽什騰山區(qū)的實(shí)地考察，依據(jù)沙塵垂向呈指數(shù)分布的特性，確定在山區(qū)4200米海拔標(biāo)高點(diǎn)賽什騰C區(qū)進(jìn)行定點(diǎn)選址。

鄧?yán)畈艌F(tuán)隊(duì)自2018年1月16日開始，對(duì)該地域的晴夜數(shù)量、晴夜背景亮度和氣象進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，并在海西州政府支持下通過直升機(jī)吊運(yùn)，于賽什騰4200米標(biāo)高監(jiān)測(cè)點(diǎn)初步建成基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)時(shí)山區(qū)尚無道路可以通達(dá)監(jiān)測(cè)地，選址團(tuán)隊(duì)克服重重困難，經(jīng)歷生命考驗(yàn)，人力背負(fù)各種儀器設(shè)施，攀登崇山峻嶺，建成了所有關(guān)鍵臺(tái)址參數(shù)的測(cè)量平臺(tái)并開始運(yùn)行。為保障參數(shù)測(cè)量的連續(xù)性，團(tuán)隊(duì)人員數(shù)十次冒險(xiǎn)攀登，對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。在全體成員的努力下，團(tuán)隊(duì)終于達(dá)成所有參數(shù)的95%連續(xù)覆蓋率，獲得了對(duì)賽什騰山光學(xué)觀測(cè)條件的結(jié)論性數(shù)據(jù)。

2020年底，選址團(tuán)隊(duì)經(jīng)過細(xì)致統(tǒng)計(jì)分析顯示，冷湖賽什騰山C區(qū)（4200米標(biāo)高點(diǎn)）視寧度中值為0.75角秒。這個(gè)參數(shù)與國際最佳臺(tái)址同期數(shù)據(jù)大致相同，全面優(yōu)于其他臺(tái)址。按可觀測(cè)時(shí)間和視寧度進(jìn)行綜合量化分析，賽什騰山的品質(zhì)優(yōu)于青藏高原其它選址點(diǎn)，與夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文臺(tái)相比，基本持平。

2021年8月，鄧?yán)畈艌F(tuán)隊(duì)在三年高覆蓋率數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上形成了對(duì)冷湖臺(tái)址的科學(xué)結(jié)論，文章發(fā)表在知名國際科學(xué)期刊《自然》上，從此中國的光學(xué)天文觀測(cè)有了國際一流水準(zhǔn)的臺(tái)址?！蹲匀弧冯s志三位審稿人在收到這篇論文時(shí)，都為在東半球出現(xiàn)這樣一個(gè)優(yōu)質(zhì)天文臺(tái)站選址激動(dòng)不已，甚至直接在一審意見中向鄧?yán)畈艌F(tuán)隊(duì)表示了祝賀。這些支撐臺(tái)址質(zhì)量判定的數(shù)據(jù)來之不易，在從未有人抵達(dá)、完全沒有后勤支援的4200米海拔的賽什騰山頂，團(tuán)隊(duì)為保證臺(tái)址監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性，在道路修通之前背負(fù)設(shè)備和基本補(bǔ)給，幾十次攀爬陡峭的山峰，終于發(fā)現(xiàn)了這一我國光學(xué)觀測(cè)發(fā)展的重大機(jī)遇。而且，冷湖所在的地理經(jīng)度區(qū)域尚屬世界大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的空白區(qū)，我們相信，未來冷湖將躋身國際光學(xué)天文研究重要基地之列，成為國際光學(xué)天文發(fā)展的寶貴資源。