揭秘微小衛星

位于上海張江園區的中科院微小衛星創新研究院，是一個神秘的地方。進門的“衛星墻”上“掛滿”了已發射上天的約20顆衛星模型，包括量子科學實驗衛星(“墨子”)、暗物質粒子探測衛星(“悟空”)、“天宮二號”伴隨衛星、碳衛星等“明星級”小衛星。

近日，中國青年報·中青在線記者來到這里，揭秘“小衛星家族”背后的故事。你可能無法想象，小衛星背后，是一個平均年齡僅31歲的青年科學家團隊。

衛星不一定都是“大個子”

與傳統觀念上的“大衛星”相比，微小衛星身材較為嬌小。

2015年3月30日，我國首顆新一代北斗導航衛星發射成功。這顆衛星從原先的幾噸“瘦身”到800多公斤；原本十幾個分系統需要20多臺計算機控制，現在優化為1臺，大大提升了衛星的運行效率。在“瘦身”過程中，采用的新技術占比超過70%。

“小衛星”到底“小”到什么程度？2016年與“天宮二號”一起發射的“天宮二號”伴隨衛星，體積相當于普通筆記本電腦攤開時的大小。它可以對大型飛行器進行探測及狀態監控。“就像我們在電影《星球大戰》里看到的飛船旁邊的小衛星那樣轉。”中科院微小衛星創新研究院微納衛星研究所副所長、“天宮二號”伴隨衛星主任設計師曹金說。

只有50公斤重的“天宮二號”伴隨衛星目前已圓滿完成“天宮二號”和“神舟十一號”組合體伴飛觀測、紅外全景成像等多項新技術試驗。

“原來的衛星一般是比較大的。但是，小衛星是科學創新發展的趨勢。”曹金說，今后隨著智能化和衛星集成度越來越高，微小衛星就會像北斗導航衛星一樣，從原來的幾噸重量“瘦身”到幾百斤。

會“跳舞”的碳衛星

不僅在體積、重量上“瘦身”，年輕的衛星團隊還希望在技術上賦予“微小衛星”更多突破點。

“會跳舞的衛星”是中國首顆全球二氧化碳監測科學實驗衛星的昵稱。研制過程中，科學家們用“會跳舞”來形容這顆碳衛星在監測二氧化碳過程中所呈現的動態運行軌跡。

與以往只用單一對地姿態探測地球的氣象衛星不同，碳衛星采取了幾種觀測模式交互進行的方式。一會兒啟用耀斑觀測模式，利用太陽在海面的鏡面反射提高信噪比，獲取海面上空的二氧化碳數據；一會兒啟用天底觀測模式，利用地面的漫反射特性開展地面二氧化碳的觀測；一會兒啟用目標模式，用于跟蹤地面的特殊目標(如源排放區)，在約9分鐘的飛越目標區觀測期間內，這一模式可提供對觀測點的大量觀測數據。

觀測的過程中，碳衛星要不斷調整“姿勢”，跳起“太空華爾茲”。

它是世界上第三顆提供二氧化碳數據的衛星，在研制初期，沒有模式可供借鑒。儀器是新的，衛星也是新的。“研制上的困難主要來源于觀念，要不要做這個衛星？要不要突破？”碳衛星副總設計師張永合說，研制過程大概持續了6年，通過項目的不停優化、商討，最終碳衛星在2013年取得關鍵技術的突破。

2011年接手碳衛星總體設計時，年輕的設計團隊大膽提出了“讓衛星跳舞”的主意，并朝著這個艱難的目標前進。碳衛星的研發有助于提高我國環境氣候的研究水平和國際話語權，同時也有利于向老百姓解釋當下的霧霾等現象。

每個人都能夠擁有自己的衛星？

“我們現在一年發射15顆到20顆衛星不成問題。”中科院微小衛星創新研究院副院長、北斗導航衛星總設計師林寶軍自豪地說。在研究院藍色的“太空墻”上寫著幾個大字——只要堅持，夢想還是可以實現的。

從過去幾年才發射一顆衛星，到現在一年可以發射15顆到20顆衛星；從衛星平臺研制“跟跑”歐美國家到“領跑”世界，青年科學家團隊正在不斷突破現有技術，創造奇跡。

去年12月，中科院微小衛星創新研究院在中科院率先行動，成為首批四類機構改革驗收中唯一全票通過且排名第一的單位。改革持續了26個月，其間發射了13顆衛星，占到該研究院成立14年發射衛星總數的68%。

更多、更小、更輕的衛星，是未來的發展目標。

曹金說，以后的目標是衛星小到“能用手拿”，“我們有一個想法，就是未來讓每個人都能擁有一顆自己的小衛星。”曹金認為，未來30年，人們很有可能可以通過自己的小衛星與太空對話，就像使用手機一樣方便。

實習生 喻琰 中國青年報·中青在線記者 王燁捷