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浙大开了生日趴:卫星界的霍比特族 打算组队去太空

发布时间:2016-09-29来源:钱江晚报作者:章咪佳浏览次数:3132


    日前,浙江大学微小卫星中心开了个用学术研讨方式庆祝的生日趴。庆生对象,全上了天——距离地球640和525公里的轨道上,四颗浙大自主研发的皮卫星正在工作,两颗“皮星一号A”卫星进入太空工作六周年、两颗“皮星二号”卫星入轨服务一周年。
    
    
皮卫星不是调皮的卫星,而是按照重量大小来形容的概念,指重量在公斤级别的微小卫星。
    
    
对于浩瀚的宇宙来讲,皮星像是卫星界的“霍比特族”。相比大卫星,皮星成本低廉、研制和生产周期短、应急反应快。
    
    
在这个特别的生日派对上,科学家们首次讲述了浙大皮星家族许多鲜为人知的故事。
    


    “皮星一号A”卫星在运行到第14圈时,曾用卫星自带相机拍下并向地面传回的地球照片。
    

“皮星一号”

神秘失踪了九年
    
    

已经发射成功6周年的“皮星一号A”,名字里拖着个字母“A”,是因为“皮星一号”这个名字,属于另外一颗皮卫星。
    
    
那是中国首颗发射升空的公斤级皮卫星,尺寸和“皮星一号A”一模一样,是一个边长15厘米的立方体卫星,也由浙江大学微小卫星研究中心研制。但遗憾的是,自从2007年5月25日搭载“长征二号”丁运载火箭飞向太空以后,这颗卫星就再也没有和地球联系。
    
    
“升空以后,它就一直没有自动开机。”浙大微小卫星研究中心主任、浙大航空航天学院副院长金仲和教授告诉记者,“当时‘皮星一号’上天后杳无音讯,大家压力非常大。连续两周时间,所有相关的科学家和工作人员在西安卫星测控中心的帮助下,每天都在寻找这颗皮卫星,最后还是放弃了。”
    
    
金教授团队做了大量的分析,认为“皮星一号”很有可能出现“水土不服”的问题。
    
    
卫星上天,首先要经受在火箭中剧烈震动的考验;而到了太空,又面临着极冷极热的环境。“‘皮星一号’在设计时,并没有充分考虑这些恶劣的环境。”金教授说。而在制作工艺上,“皮星一号”几乎所有装备都是由当时浙大的学生自己手动焊接装配的,在发射前,团队还拆开卫星进行了最后一次调试,这可能都是导致卫星失踪的原因。
    
    
“‘皮星一号’现在还在天上吗?”记者问。
    
    
“按照轨道寿命,它应该还在天上飞。”金教授说。
    


    “皮星二号”模型

    

“皮星二号”

撑开了一把纤维“伞”


    
“皮星一号A”的两颗孪生星的生日在中秋节。2010年中秋节,它们搭上“长征二号丁”运载火箭,顺利进入太空。
    
    
记者在浙大微小卫星研究中心看到了“皮星一号A”的模型——边长15厘米的立方体,重3.5公斤,外身披着36片太阳能电池,其中对地面的一角安装了一个由浙大光电系研制的360度视场全景相机,用于成像实验。
    
    
金教授给记者看了“皮星一号A”拍摄的地球照片。这张超广角的相片叫人忍俊不禁,仿佛能想见“皮星一号A”在天上卖力工作的样子——
    
    
图片中除了能看到云雾缭绕的地球,还能看见“皮星一号A”自己身上的9个螺丝和两个天线。
    
    
金教授说,“皮星一号A”位于离地球表面640公里的轨道上,每96分钟绕地球一圈。每天它们会与西安卫星测控中心有一次通信联系,传回轨道定位、健康数据、拍摄的图像等信息。每隔一段时间,研究中心会从卫星测控中心取回数据。
    
    
“皮星二号”要更大一些,上天的也是两颗孪生星——边长25厘米的立方体卫星。
    
    
去年9月20日,我国新型运载火箭“长征六号”在太原卫星发射中心点火发射,成功将包括两颗“皮星二号”在内的20颗微小卫星送入太空。这趟“飞天专车”,创造了中国航天乃至亚洲航天一箭多星发射的新纪录。
    
    
20公斤重的“皮星二号”包含了约10公斤的任务载荷质量:其中5.6公斤的任务载荷是一把高级碳纤维“伞”,直径有1.6米。搭载火箭起飞时,这把“伞”收拢,当卫星进入轨道后,碳纤维“伞”就展开,面积有大约2平方米。“皮星二号”是中国首例承担重大试验任务的应用型皮纳卫星。这朵太空中奇特的“花”,包含有多项堪称国际首创的关键技术。
    
    
一年的时间,“皮星二号”已经绕地球飞行了近6000圈。通过这次验证,伞状天线结构将可用于皮卫星和纳卫星中,从而能够在通信、地震监测、行星际探测以及新技术的演示验证等多个领域发挥更大的作用。
    

“皮星三号”

开启民用订制时代
    
    

记者在浙大微小卫星中心,看到了“皮星三号”,遗憾的是,它现在的图片还不能公布。
    
    
这颗边长25厘米,大约20公斤重的立方体卫星跟前面上天的几对孪生兄弟不同,它可以说是一对龙凤胎:一个正方体卫星,上面是一个球体;另一个正方体,上面是一个“金字塔”。球体和“金字塔”的功能,暂时不能透露。金教授表示,“皮星三号”预计在明年发射。
    
    
而从“皮星三号”时代开始,浙大微小卫星中心也将正式面向民用需求,订制这样轻巧高能的皮卫星。
    
    
原来依赖大卫星做的许多工作,现在皮卫星也能做了。金教授介绍,目前各国小卫星已涉足特种通信、对地观测、导航增强、海洋探测、航道监控、天文观测等领域,具体应用包括舰船定位、大气PM2.5测量、渔业纠纷取证、工厂发货业务量评估、危险品运输车和动物监控跟踪等,甚至把通讯基站放到太空轨道上,实现天基互联网。“谷歌计划发射2000颗小卫星,实现互联网对地球表面无死角的全覆盖。”金教授说。
    
    
“制造一颗几百公斤级的大卫星,成本在10~20亿元人民币左右,需要花费至少两年时间。就算制造一颗微小卫星也需要几亿元。”金教授介绍,但制造一颗皮卫星,成本仅为几百万元人民币,时间仅需要几个月。皮卫星对火箭发射的要求也较低。大卫星从进入发射基地到上架发射,最快也要30~40天,而皮卫星从进场到发射,短短几天就能完成。
    
    
当然,单颗皮卫星的功能相对于大卫星来说是弱的。“皮卫星的编队飞行,是目前皮卫星研究者的一个美好愿景。几个甚至数十个皮卫星会被同时运送到太空轨道,我们称之为‘星群’,就像候鸟一样,按照不同的序列组合起来。卫星之间可以实现数据通信,一起把探测到的数据传到地面。”金教授说。
    
    
(2016-09-28)