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微小卫星比艺术品还美

  本年,继天宫二号“寻郎”、神舟十一号“追妻”后,大火箭“胖五”日前也成功完成首秀。连续串航天大戏,让泛博“吃瓜群众”目不暇接,几次仰望星空。在烟台海边,有一家山东独一处置航天高科技研究的单元——513所。这个所不单承担我国航天等很多严重工程的项目,还将目光瞄上以细小卫星为主的贸易航天范畴。近日,本报记者实地看望513所,为你讲述匠心独具的细小卫星工程组团队背后那份十足的凝结力。

  阎斌(左)向本报记者引见工致卫星的相关环境。他说,“看着这个凝结我们团队心血的‘小家伙’,很有成绩感,像艺术品,比艺术品还艺术品,还美。

  12月初的烟台海边,雾霾被海风吹散,海天湛蓝。513所(山东航天电子手艺研究所)好像大学校园,以80后为主的年轻手艺人员步履渐渐,朝气兴旺。

  在513所科研楼东侧一层展现厅内,总装与情况工程组钳工、高级技师阎斌抚摸着本人拆卸过的卫星判定件,像与老友重逢般亲热,“看着这个凝结我们团队心血的‘小家伙’,很有成绩感,像艺术品,比艺术品还艺术品,还美。心里真恬逸。”

  “这是太阳能帆板。这是天线。这是判定件。”阎斌引见道,它们的双胞胎兄弟已在太空遨游,有的以至已服役竣事。展厅里摆着2012年以来,513所细小卫星工程组完成的十余颗微纳星模子或判定件,别离是天拓一号、二号、三号,以及工致通信卫星、紫丁香一号、二号。除紫丁香一号尚未发射外,其他5颗卫星全数发射成功,在轨一般工作。

  “微纳皮卫星的分类次要以质量区分,即皮卫星0.1~1kg、纳卫星1~10kg、微卫星10~100kg。这种划分没有明白的外形和体积等要求,属于上述哪种质量范畴,就归于哪种卫星。”513所细小卫星工程组设想师姜连祥引见。

  “我们所此刻的细小卫星研制,先从立方体卫星起头。立方体卫星像一个大魔方,不单有质量要求,还有严酷的外形限制,一般定义为体积在10cm×10cm×10cm、质量在1kg摆布的尺度卫星为立方体卫星的一个根基单位(1U)。”姜连祥说。

  立方体卫星可按照需要搭成由多个立方体单位(1.5U以上)构成的积木式卫星,曾经呈现2U、3U、6U、12U以至27U的立方体卫星设想。立方体卫星作为贯穿于微纳皮卫星质量范畴的尺度化平台,是近年来微纳皮卫星之所以获得快速成长的主要鞭策力。

  麻雀虽小,五脏俱全。姜连祥引见:“卫星分平台和载荷两部门。平台像车一样,载荷是你真正想装的工具。车小,承载的工具也少。”

  2012年,由国防科技大学设想、513所实行工程化研制实施的“天拓一号”,是我国首颗将星务办理、电源节制、姿势确定与节制、测控数据传输等根基功能部件集成在单块电路板上的微纳卫星,也称单板纳星。

  “‘天拓一号’分量只要9.3公斤,体积相当于一只手提箱大小。它的单板纳星系统布局为世界初创,卫星内部无电缆毗连,集成度高,功能密度好,整星布局质量小。”阎斌引见。

  “天拓一号”原设想寿命为一个月,而在太空遨游了整整一年后,在轨运转形态仍然优良,先后完成多项科学尝试,绘制出我国首张全球船舶AIS数据海图,被航天范畴专家称为“国内最具适用价值的微纳卫星”。

  相较于保守大卫星的宇航级元器件,“天拓一号”90%以上为工业级元器件,并采用了科学的筛选与加固方式,不只大大降低了整星费用,并且经受了长时间太空情况下的考验。

  一系列的自主立异,使“天拓一号”走出了一条新概念、新手艺、低成本的纳星研制立异之路,实现了我国微纳卫星研制与使用一系列焦点环节手艺的冲破。

  “国防科技大学之所以选择我们,是由于我们能够供给完美的细小卫星工程化一站式办事,涵盖工程化设想、电子装联、整星拆卸、整星试验等优良办事。”513所小卫星电子工程事业部部长占丰说。

  “为了卫星上天这一霎时,前期需要做很多多少工作,每小我都付出良多。我们力图零缺陷,航天要求高靠得住性。目前的手艺程度下,卫星上天后,一旦出了问题是修不了的,所以不克不及放过任何疑点。做第一颗天拓时,比力严重,睡不着觉。上天就那10多分钟,信号下来后,心里才结壮。”占丰引见。

  厚积方能薄发。作为山东唯逐个家航天电子产物配套单元,513所承担我国近程运载火箭、各类卫星、载人飞船、探月项目、空间站扶植等严重工程项目,累计交付上天产物达1.5万余台套。

  阎斌的父亲是1966年三线扶植如火如荼之际,插手513所的前身、位于山西的549厂的。“你问我是哪里人,这个问题挺尴尬的。我老家天津,但没在天津待过。不断跟着父母在单元大院里糊口。对这个单元,真是有豪情,跟家一样。到我这个春秋,单元就是我的家,仿佛种在这里头了。”乡音里仍有些许天津味儿的阎斌说。

  阎斌清晰地记得,本人是1982年12月25日起头上班。“我们那时候除了从戎、上学,没有其他法子。我一进厂就跟着我父亲的门徒学徒。我们钳工二班有十四五小我,是个买办组。”

  跟着三线扶植的竣事与鼎新开放的到来,549厂在交通、人才引进等方面的劣势逐步闪现。1986年,经航天工业部核准,549厂次要手艺力量搬家至烟台,1992年改名为513所。

  “那阵吃打算粮,在山西阿谁县城,本地人不吃鱼,嫌刺多。鼎新开放后,烟台前提好嘛。”阎斌回忆说。

  筚路蓝缕,以启山林。549厂初到烟台时,正值飞雪连天。室第楼刚完工不久,没有暖气,以至连做饭用的煤炉都没有,此刻的科研区其时仍是一片苹果园。549厂就是在如许的前提下边扶植、边搞科研出产,起头了在烟台的奋斗过程。

  “那时候是本人掏钱搬场。面临没有资金、没有使命、成长寸步难行的窘境,全体职工靠本人的双手,挑石担土、平地夯基,在刺骨的北风中,建起了一排排简略单纯厂房。”阎斌回忆道。

  天寒地冻,简略单纯厂房通风漏雨,冷如冰窖,不少人的四肢举动被冻坏,但大师简单处置一下,又投入到严重的工作中。科研人员每天要乘卡车到十几里外的开辟区上班,刺骨的北风吹透了裹在身上的棉衣,却没有吹冷他们创业的决心。

  “其时在板房里干活,我们钳工算比力忙的。干东方红三号卫星的时候,定人定岗。没活了抢活儿,出格想干活儿。只需有活,根基一两点钟歇息,没有加班费。”阎斌回忆说,那时候思惟纯真,一门心思惟着怎样干好活儿。

  在如斯艰辛的前提下,549厂完成了东方红二号甲卫星、东方红三号卫星、某前往式卫星及风云二号景象形象卫星相关设备的研制使命。

  功德多磨。载人航天工程的立项给513所带来了史无前例的机缘,但要证明本人的实力,需要有勇士断腕的气概气派。飞船断接器使命一波三折,就是一个典型的例证。

  1993年,颠末一次次的争取,相关部分勉强同意由513所承担飞船断接器研制使命。但随后不久,这项使命又被拿走,直到一年多当前又交由513所研制。513所项目组集思广益,最终选定一个最优的方案。颠末“神舟”系列火箭的数次飞翔考验,飞船快速气、液路断接器都达到“连得靠得住、断得利落”的要求。

  “此刻干活越来越高端,跟过去比真是天地之别。航天的工具在其时都是最好的,可纵向一看,以前的就得扔。”阎斌快言快语。

  513所自成立伊始,便凭其超强的加工能力在航天范畴站稳脚跟。“那时候纯靠手艺,只是效率太低了,而此刻加工核心一件活靠一台设备全干了。如果搁过去,得分很多多少法式,钳工先划线,把毛料去荒,按线铣,钳工再划轮廓,不竭铣。此刻需要啥尺寸,从里到外,一套设备就干了,特别是圆弧,跟削豆腐似的。”阎斌引见。

  机械改革解放了人的双手,却不克不及包管高靠得住性。“二极管在手工成型时有裂纹的风险,肉眼和测试都看不出来,只要凹凸温情况的试验才能看出来。”阎斌说,为了能降服这一手艺缺陷,本人憋在车间一个礼拜,从头设想。

  “阎师傅新创了轴向器件成型方式,获国度适用新型专利。这个方式处理了二极管、阻容等器件手工成型质量不易节制、效率低等问题。自打配备在出产线上当前,在电子设备出产中获得普遍使用,效率提拔近10倍,加工及格率达百分之百。”513所总装与情况工程组组长任晓刚说。

  “总装上良多新工具,阎师傅老是第一个吃螃蟹的。他先把路铺平,我们再跟进。2011年,阎师傅就是烟台首席技师了。”任晓刚评价道阎斌在工作中很给力,任劳任怨。对于赞誉,阎斌老是谦善地笑笑。

  阎斌对新手艺总连结一份猎奇心。在酒泉卫星发射基地,还测验考试爬到发射架的顶端,看一下地沟的机关。他感觉,“每天都在学工具,是最成心思的事。凡事都是越干越巧,越干越好,越干越精。此刻一块板相当于过去好几台设备,有双面、多面多层板,集成度越来越高,体积分量却变小了。”

  细小卫星的研制多以高校为主,次要用于科研、讲授等。在卫星的拆卸过程中,高校教师和学生城市吃住在513所,到加工车间里与工人一路协作。车间中,时常明灭着年轻人的身影。

  “我从年轻人身上学到很多多少工具。此刻的孩子真伶俐,脑瓜好使,多才多艺。”阎斌笑道,大学生对本人也有好感。“一次他们为导热的绝缘垫忧愁。由于我干过雷同的活,就告诉他们用硅橡胶就成。他们试着粘上后,结果很是好。”

  “他们白日睡觉,晚上干活。由于晚上恬静,互相有交换,能思虑问题。虽然不是好习惯,但我年轻时候也如许,感受晚上出活,干到一两点很一般。他们跟着我们一块干活。他们的工程化不太完美,规范性会差一些,但互相成绩。年轻人很厉害。”谈及一路工作的大学生,阎斌笑道。

  在阎斌心里,卫星拆卸只能敷衍了事,没有第二选择。“设想图纸有小弊端,挑出来就赶紧记上。无论是军用仍是民用,第一时间发觉问题,必需说清晰。初样答应犯错,正样一个错都不克不及出。”

  在紫丁香二号的拆卸过程中,卫星内部的陀螺被间接安装在钢体布局上。在作测试时,陀螺一下就被甩了下来。阎斌建议装一个缓冲垫,便完满地处理了问题。

  “拆卸有拆卸精度和基准。良多工装简单适用,却凝结了良多聪慧。”任晓刚引见道,本年8月,世界首颗量子科学尝试卫星“墨子号”发射升空,此中也灌注着阎斌的心血。

  在喧闹的拆卸车间,阎斌向记者展现他为“悟空”特地设想的拆卸、焊接、注胶工装。如许一件件鲜明的铝合金小零件,阎斌做了一千六百多个,极大提高了拆卸效率。

  “我只是取巧。人家曾经想得很殷勤了,只是没关心到这个处所。”阎斌谦善地说。

  从为大卫星供给单机设备,到零丁研制细小卫星,意味着运营体例的改变,513所也插手到贸易航天的合作中。

  “单机与整星的要求纷歧样。通过拆卸整星,对单机有了新认识,有一个大局观。”阎斌引见道,拆卸细小卫星很有成绩感,“完成一件工具、处理一个问题的成绩感,过几多年再想起来,还长短常强烈,这是拿钱也买不来的。”

  “我们单元,一来项目就是急的。”阎斌说道。对这种说法,513所细小卫星工程组设想师宋志成深表附和。

  作为我国首颗自主研发的低轨挪动通信细小卫星,“工致通信卫星”于2014年9月发射成功。“我记得有好几回,在北京的设想方需要一个零件,我们都是第二天一早加工出来,半夜送过去。如许做能节约时间,他们在调试软件,跟我们并行研发。”宋志成说。

  “工致通信卫星的道理图评审,从2012年岁尾起头,不断到2013年的六七月份才定下来。之后我们协调发射打算,初步定在2014年9月发射。考虑到要提前一个月尝试,还要提前一个月进基地,留给我们的时间现实不到一年。到后期我们是24小时工作制,连轴转了一个月。”宋志成回忆道

  “所里加班多,五加二、六加一。此刻我们强调少加班,强制休假。我感觉加班是遍及现象,只需你是个向上的行业,都是比力忙的。每年的经济增加怎样来的?都是加班加出来的。”占丰笑道。

  加班更要不断改进。2015年9月,由国防科技大学自主设想与研制的“天拓三号”微纳卫星,在太原卫星发射核心搭载“长征六号”运载火箭发射升空,精确进入预定轨道。“天拓三号”是由6颗卫星构成的集群卫星,包罗1颗20公斤级的主星、1颗1公斤级的手机卫星和4个0.1公斤级的飞卫星。卫星入轨后,手机卫星和飞卫星与主星分手,以“母鸡带小鸡”的体例通过太空组网,实现6颗卫星集群飞翔。

  “‘天拓三号’也在我们所拆卸。”宋志成引见,由于领受天线的干扰影响了信号的领受,导致卫星的活络度下降。“我们晚上用人家的情况模仿,查找问题。如许持续了一个多月,多次摸底、改良,将影响降到最小。”

  “‘天拓三号’上搭载的手机卫星,是将智妙手机进行改装再立异,自主设想添加了姿控、星务、通信、电源等卫星必需的子系统,去掉了手机屏幕、外壳和扬声器等器件,如许既减轻了手机卫星分量,又具有细小卫星的功能。”姜连祥引见,手机卫星是为了验证组网,以及子母星之间的协作共同。

  “这个法式得本人写,什么时候节制手机摄影,挺好玩的。”姜连祥也说到本人的细小卫星研发心得,“在学校和研究所,研究得很是专,往深处挖。工作之后,连系岗亭的需求,不竭进修新工具。刚结业时,对卫星的理解远没有这么透辟,对卫星的各个部门工作道理、单机的实现没有那么清晰。”

  2015年,中国贸易航天高峰论坛在武汉召开。有人称2015是贸易航天的元年。中国航天科工二院向开恒对贸易航天的成长给出明白谜底:不成长不可,成长慢了更不可。

  目前我国的航天勾当依托的是国度的投入,但航天勾当耗资庞大,若是持久只要投入,没有经济上的高产出,成长动力及持续性究竟会变得不足。

  不外值得欢快的是,从国度层面来看,办理者曾经洞察到这一问题。党的十八大以来,军民融合逐渐上升为国度计谋,为我国贸易航天成长供给了计谋机缘,多年“养在深闺”的航天手艺和根本设备能够“下凡民间”。

  本年9月23日,513所对外颁布发表,“X射线探测与使用手艺尝试室正式免费对全社会开放”。“这个尝试室于2015年10月建成,是国内首个使用于X射线脉冲星导航试验验证的尝试室。”513所项目协作部副部长肖军强引见,尝试室建有X射线地面试验系统,具备万级/千级/百级净化试验前提,具有单能X射线源、可模仿肆意轮廓的脉冲X射线源、大型温控真空束线通道、高精度多维转台、细密光学平台等设备。

  军民融合这个大课题,513地点搬到烟台之初便起头实践。“所里组织手艺力量开展民用产物的研发,先后开辟了卫星数据采集传输系统工程、微波测距打桩定位仪、防火报警系列产物、闭路电视转播设备等民品项目。我干过三四个月民品的活儿,安装闭路电视、卫星领受站等。”阎斌说。

  “跟着我国贸易航天政策盈利、手艺盈利的不竭释放,以及人才流动体系体例的成立,贸易航天财产必将迎来史无前例的成长机缘。贸易化运营最终仍是要交给市场,你的工具必然要能给公共供给好的办事。”占丰说。

  在513所规划的细小卫星中,一颗正在论证中的“山东一号”备受注目。“这颗星的初志是办事于山东蓝黄经济区扶植。我们想做遥感探测卫星,看看我们的海岸线的渔业资本、藻类环境,还能够兼顾陆地的一些探测。”占丰引见。

  “卫星能够在短期内进行详查。它还有一个数据堆集的过程,就是针对一个地域能够堆集数年的数据,好比黄河口每年的变化。这些数据就能起到很好的感化。我们此刻做的星座通过监督船舶的流量,就能够判断经济环境。企业若是获得这些消息,就能够作响应的放置,当前互联网的大数据都能够用得上。”占丰注释。

  在军民融合的大布景下,在山东省当局和烟台市当局的鼎力支撑下,513所拟成立“山东省微纳卫星工程手艺研究核心”。“次要环绕卫星制造,元器件、原材料配套,终端制造,数据使用等方面,鞭策微纳卫星财产的成长。”肖军强告诉记者。

  除了开辟国内市场,513所也起头动手承揽国际宇航营业,试图将细小卫星推向国际市场。本年5月,欧空局无人微重力无效载荷和平台办公室主任安东尼奥·韦尔加先生到访513所,对513所研制的E-box产物进行项目总结。

  “我们所担任高精度E-box节制器的研制,产物内部设想了基于FPGA的PID核,多路PID核独立计较和处置。颠末在轨飞翔验证,功能机能优于欧方手艺目标要求,完美完成了对欧方产物C-box的节制。”肖军强引见,安东尼奥先生对所里研制的产物赐与了高度评价,认为产质量量靠得住、进展成功,并暗示将在后续项目中继续利用513所的产物。

  对于军民融合后,越来越忙的工作,阎斌暗示:“目前还有4颗细小卫星正在研制出产。真没想到有这么多活。非论军品仍是民品,都是脸面活,我们必然干好!”

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