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90后卫星少年:一支把梦做上天的队伍
06-13 13:16:13 来源:上游新闻

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2月15日,世界权威学术期刊《科学》杂志,刊登了一张“最美地月合影”。这张照片让一群中国学生广为人知,他们的团队名为 “紫丁香”,曾自主设计、研制、管控的微纳卫星“紫丁香二号”,被称赞为“一支把梦做上天的队伍”。

6月12日,上游新闻(报料微信号:shangyounews)记者从紫丁香学生微纳卫星团队了解到,他们平均年龄不到24岁,最小的成员今年刚满20岁,参与的项目取得了多个“世界首次”。目前,他们承担着第三颗卫星——中俄工科联盟支持的阿斯图纳卫星的设计与研制任务。

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▲《科学》(Science)杂志刊登的地月合影。

90后学生拍出“最美地月合影”

2018年5月21日,哈尔滨工业大学航天学院紫丁香学生微纳卫星团队(以下简称“紫丁香团队”)参与研制的,仅有47千克的小卫星“龙江二号”微卫星,在西昌卫星发射中心随“鹊桥”中继星一同发射升空。“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星,为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支持。

5月25日22时,“龙江二号”顺利进入环月轨道,成为世界上首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星,哈工大也成为世界上首个将航天器送入月球轨道的高校。

10月9日13时25分,“龙江二号”卫星搭载的微型相机成功拍摄了地月合影,被外媒誉为“最美地月合影”。2019年2月15日出版的《科学》(Science)杂志,刊登了“龙江二号”卫星拍摄的地月合影,小标题为《行星科学:月球背面,以及其后的家园》。

“龙江二号”携带了由紫丁香团队研制的VHF/UHF通信模块,用于开展业余无线电通信试验、备份测控等任务,这是国际首次在月球轨道进行的业余无线电通信试验。在UV通信模块内,安装了一台微型相机用于空间摄影。这台微型相机也是由该团队研制,仅重20g,在有限的空间内实现了光学成像、图像压缩等功能。

微型相机的设计师,是团队成员、电子与信息工程学院通信工程专业大四学生泰米尔。泰米尔介绍:“这相当于把相机放到只有橡皮擦大小的空间里,虽然外界评价不错,但照片颜色、校正等方面还有提升空间。”相机的视野朝向卫星帆板反面,拍照时通常不会调整姿态,因此需要根据日地月相对位置和卫星轨道合理选择拍摄时机。此前,该微型相机成功拍摄了火星与摩羯座天区、月面云海地区等图像。

负责数据解析系统的22岁成员赵渝浩介绍:“照片拍摄和普通拍摄没什么区别,瞬间就能完成,但是传回照片需要10分钟到半个小时。这是项国际工程,需要分布在世界各地的无线电爱好者共同完成。”

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▲“龙江一号”和“龙江二号”卫星。

紧急抢救失联微卫星

团队的研发过程并非一帆风顺。据了解,“鹊桥”中继星发射前,运载能力尚有100公斤的余量,于是国防科工局公开征集,哈工大提交的双星方案最终脱颖而出,两颗卫星分别被命名为‘龙江一号’和‘龙江二号’。

发射关键期却发生了意外。“龙江一号”在地月转移轨道飞行过程中出现控制异常,未进入月球轨道。此时,“龙江二号”成为了团队唯一的希望。

经多次研究,团队决定对“龙江二号”进行试变轨,作为姿态控制系统设计师,哈工大航天学院博士生吴凡背负着团队近两年的努力。吴凡与队友启动故障预案,发送指令切断推进剂供给。他利用事先准备好的程序,对卫星的残余角动量进行分析计算,并准确报出对应需要启动的发动机编号。

最终经过四小时的奋战,“龙江二号”恢复正常。随后,“龙江二号”历经113小时飞行,于5月25日22时成功实施近月制动,进入近月点350千米、远月点13700千米的环月轨道,成为全球首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星。

“龙江二号”星务管理分系统主任设计师邱实说:“关键时期,成员们每天只睡两小时,高强度的实验、不足的睡眠,大家却毫无怨言,这就是梦想的力量。”

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▲微型相机在卫星上的位置。

爱做梦的卫星少年 

参与高大上的国际卫星项目,对于紫丁香团队来说并不陌生。这群学生还研制的卫星并且发射飞天,看似遥不可及的“航天梦”,随着‘紫丁香二号’的成功而梦想成真。

哈工大航空宇航科学与技术学科博士生韦明川是紫丁香团队的负责人,爱好无线电,中学时代就在创新实践和电子信息方面有着不俗的表现。2009年,中国首颗业余无线电通信卫星“希望一号”发射成功的消息,让他萌生了自己动手研制小卫星的念头。

起初身边的人都不看好韦明川的这个想法,就连高中好友也泼冷水说:“你听说过哪个大学让学生研发卫星?还能发射?”一片嘘声让韦明川有点动摇,最终还是在老师的鼓励下,他着手组建团队,并结识了一群志同道合的伙伴。

韦明川介绍:“紫丁香团队研制卫星始于欧盟发起的QB50项目,该项目于2010年提出,邀请全球高校参与,采用50颗立方体卫星组网。”

得知哈工大决定参与QB50项目后,韦明川第一时间找到了负责人、哈工大卫星技术研究所的青年教师王峰申请参与项目。2012年1月,在哈工大科工院、航天学院的支持下,国内首个由学生亲自参与设计、研制、调试与应用的微纳卫星团队正式成立。团队以哈工大的校花——紫丁香命名。事实证明,这支队伍也如同紫丁香一样,成为校园中最亮眼的风景。

参与QB50项目的卫星则被命名为“紫丁香一号”,由韦明川担任卫星总体设计兼测控。他们亲手设计、验证、测试和调试,不分昼夜的查阅文献资料,一个不到30平方米的实验室中,堆满大大小小各种器械。

就在研发期间,学校得知我国启动某项目,高校学生自主研发的卫星有机会发射。2014年3月,团队正式提交参与此项目的意向书,也就是“紫丁香二号”。2015年,由团队研制的技术试验纳卫星“紫丁香二号”搭载运载火箭发射升空。这意味着我国首颗由高校学生自主设计、研制与管控的纳卫星发射成功。

韦明川回忆:“那一刻我有几秒钟的走神,突然想起刚开始被人质疑,经过短短的5年,它已经发射升空了!”

在团队的努力下,2017年4月18日,“紫丁香一号”卫星与参与国际QB50工程的其他27颗立方体卫星一起,作为定期运往国际空间站的货物,装载在“天鹅座”货运飞船“约翰·格伦”号中发射进入太空。

上游新闻记者了解到,2019年3月28日,紫丁香一号已完成使命,重返大气层。卫星在轨期间,进行了大量科学试验,成功实现了全球首次模拟——数字业余无线电语音转发,微型相机回传了大量的遥感图像。

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▲微型相机拍摄的火星与魔蝎座天区图像。

慕名而来的“航天迷”

紫丁香团队如今已成立7年,为了保证研制工作平稳有序的持续进行,团队成员不定期在低年级学生中选拔进行梯度培养。紫丁香团队的传奇故事,一批又一批的学生慕名加入紫丁香。目前团队已经累计吸纳了100多名哈工大学子。

据了解,团队中年龄最小的学生黄家和出生于1999年,今年刚满20岁。黄家和介绍,他从小就是“航天迷”,小时候看到神舟五号发射,感觉十分神奇,梦想着自己能从事这个行业。在读高中时,他偶然得知紫丁香团队,便从广州来到了几千公里外的哈尔滨求学。入学后,在韦明川的邀请下,黄家和慢慢融入团队中,“团队不会论资排辈,尽管我只是一名大二学生,其他成员从不小瞧我。”

黄家和在“龙江二号”项目中负责卫星数据处理与软件设计。对于工作内容,黄家和试图用通俗的语言去解释,“比如卫星的一些数据,或者给卫星下达指令。指令就是地面编好的代码,用SDR设备生成一个射频的信号,对应卫星的上行频率,然后把它输入到功放。‘龙江二号’的功放是最高能到1600W,用定向天线对着卫星把指令发送上去。”

今年24岁的航天学院研究生陈松也同样怀揣着一个航天梦,听说“紫丁香二号”和“紫丁香一号”的故事后,便决定报考哈尔滨工业大学航天学院的研究生。2016年12月,他如愿以偿加入紫丁香团队。

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▲紫丁香二号卫星红外遥感影像。

第三颗卫星设计与研制正在进行

2015年9月,“紫丁香二号”升空至今的四年内,紫丁香团队集体与个人斩获了多个奖项。今年年初,探月工程嫦娥四号鹊桥中继星和哈工大微卫星团队从全行业推荐的候选创新人物(团队)中脱颖而出,成功入围2018年度国防科技工业十大创新人物(团队)。

五四青年节前夕,紫丁香团队入选第21届“黑龙江省青年五四奖章”,团队成员吴凡被评选为2019年“全国向上向善好青年”。此外,紫丁香团队还曾先后获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、全国大学生“小平科技创新团队”、“中国大学生年度人物提名奖”、“全国青少年科技创新奖”等荣誉与称号。

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▲紫丁香团队部分成员。

虽然已取得诸多荣誉,紫丁香团队的成员们却没有半刻松懈。作为接棒紫丁香二号和紫丁香一号的最新学生卫星项目,中俄工科联盟支持的阿斯图纳卫星是紫丁香团队近期来的研究核心,团队承担着设计与研制的任务。

对于新项目,团队成员也有着新的期待,“我们对部件进行了升级,载荷相机的分辨率也更高了,希望它能在明年发射升空。”韦明川说。

除了科研,韦明川还带着成员忙着“招聘”,在全校各专业学生中选拔人才。项目招新无硬性要求门槛,不限年级、不限专业,主要考察学生的知识获取能力、创新性思维、团队协作能力和动手能力。

据陈松介绍,尽管没有条件限制,学生加入团队后,根据每个人的专业和爱好进行分工,但最后能留下来的不多。

据了解,阿斯图微卫星项目是哈工大“双一流”学科建设支持项目,得到了全校各学院的大力支持,给予学生充分的设计自主和管理自主。(本文图片均来自紫丁香学生微纳卫星团队)

上游新闻记者 张莹

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